Энергия из отходов жизнедеятельности. Переработка отходов в энергию и получение энергии из отходов. Возможные производства, связанные с технологией

Ежедневно выбрасываются тысячи тонн мусора, которые загрязняют нашу планету. Чтобы исправить сложившуюся ситуацию, создаются разные технологии по переработке отработанного сырья. Многие изделия отправляются на вторичное производство, где из них создается новая продукция. Такие методики дают возможность сэкономить на затратах при приобретении нового сырья, получить дополнительный доход от реализации, а также позволяют очистить мир от мусорных компонентов.

Существуют методики, при помощи которых можно не только создать вторсырье, они направлены на получение энергии из отходов. Для этих целей разрабатываются специализированные механизмы, благодаря которым создаются тепловые ресурсы и электричество.

Разработаны приспособления, которые могут переработать одну тонну наиболее вредного мусора в 600 кВт электричества. Вместе с этим появляется 2 Гкал теплоэнергии. Данные агрегаты на текущий момент пользуются большим спросом, так как считается, что это наиболее рентабельное и быстро окупаемое вложение.

Такие механизмы отличаются высокой стоимостью, но вложенные финансовые средства обеспечивают в дальнейшем больше экономии на материалах и существенный доход от прибыли, за счет реализации энергии. Вложенная сумма многократно окупится полученными доходами.

Существует несколько способов, при помощи которых осуществляется переработка отходов в энергию.

— Сжигание

Считается самым востребованным методом ликвидации ТБО, к которому прибегают с 19 века. Данный способ позволяет не только уменьшить объем мусорной массы, но и обеспечивает вспомогательными энергетическими ресурсами, которые можно эксплуатировать в отопительной системе, а также в сфере производства электроснабжения. Существуют недостатки данной технологии, которые заключаются в выбросе вредных компонентов в окружающую среду.

Когда сжигается ТБО, образуется до 44% золы с газопродуктами. К газовым веществам можно отнести двуокись углерода с водными парами и всевозможными примесями. В связи с тем, что горение осуществляется при температурном режиме в 800-900 градусов, то в образованной газовой смеси присутствуют соединения органического характера.

— Термохимическая технология

Этот способ обладает большим количеством преимуществ, если сравнивать с прошлым вариантом. К числу достоинств можно отнести повышенную эффективность, если говорить про предупреждение загрязнения окружающей атмосферы. Это связано с тем, что использование данной технологии не сопровождается выработкой биологически активных составляющих, поэтому экологический вред не наносится.

Образовавшиеся отходы наделены высоким показателем плотности, что говорит о сокращении объема мусорной массы, которые в дальнейшем отправляются на захоронение в специально оборудованные для этих целей полигоны. Также стоит отметить, что методика дает право переработать повышенное число разновидностей сырья. За счет него можно взаимодействовать не только с твердыми вариациями, но и с автошинами, полимерными компонентами и отработанными маслами с возможностью добычи из углеводородных элементов топливопродукт для судов. Это существенное достоинство, так как изготавливаемые нефтяные продукты характеризуются повышенной ликвидностью и большим ценником.

Среди отрицательных качеств выделяют траты на покупку технологических агрегатов и повышенными запросами к качественным значениям вторсырья. Стоимость механизмов за счет которых можно переработать вторсырье высокая, что символизирует крупные затраты на оснащение предприятия.

— Физико-химические методы

Это еще один процесс, благодаря которому получается энергия из отходов. Благодаря такой манипуляции можно преобразовать отходную смесь в биодизельный топливный продукт. В качестве производного материала принято применять отработанные растительные масла и отработку разного рода жиров животного или растительного происхождения.

— Биохимические способы

С их помощью можно видоизменить компоненты органического происхождения в теплоэнергию и электричество благодаря бактериям. Добыча и утилизация биогаза, который появляется во время разложения природных компонентов ТБО, чаще всего эксплуатируется прямо на полигоне захоронения. Все действие осуществляется в реакторе, где присутствуют специальные разновидности бактерий, которые преобразуют органическую массу в этанол с биогазом.

Переработка отходов в энергию

На международной выставке Wasma все заинтересованные лица смогут более подробно ознакомиться с миром утилизации и приобрести для себя соответствующее оборудование. На площадке будет представлен весь модельный ряд приспособлений, при помощи которого можно добыть энергетические источники из мусора.

Посетители получать уникальные возможности:

• Получить выгодные предложения от известных компаний. Все торговые марки нацелены на взаимовыгодное сотрудничество и расширение своей клиентской базы.
• Ознакомиться единовременно с несколькими модификациями изделий, изучить их технические характеристики и произвести сравнение показателей. При необходимости можно получить профессиональную консультацию по всем возникающим вопросам.
• Обратиться к обслуживающим организациям, которые занимаются пусконаладочными работами и сервисным обслуживанием.
• Приобрести новые устройства или найти нужные комплектующие для существующей техники. На мероприятии будет демонстрироваться не только оборудование, но и все необходимые комплектующие для нормального функционирования.

Площадка будет интересна гостям из разных сфер деятельности, так как энергетические ресурсы добываются из мусора бытового или промышленного характера, часто используются продукты отработки сельскохозяйственного характера, наряду с продукцией из медицинской и нефтехимической отрасли. При сгорании подобной мусорной массы образуется биогаз наряду с пиролизным. На выставке будет выставляться приспособления для подобной деятельности, которыепринято называть пиролизными комплексами.

ГК «ЭКОНАЦПРОЕКТ» является официальным представителем крупного немецкого промышленного производителя оборудования в области генерации энергии и технологии электростанций — Oschatz. Одним из направлений нашей работы является продвижение экологически чистых технологий по генерации тепловой и электрической энергии из отходов производства и потребления, для дополнительной информации предлагаем Вам ознакомиться с нашей брошюрой «Генерация энергии из отходов» .

Из различных методов переработки твердых бытовых отходов наиболее отработанным и часто используемым является термическая переработка. Возможность использования этого метода основана на морфологическом составе отходов, которые содержат до 70% горючих компонентов.

Главными преимуществами термической переработки являются:

• снижение объема отходов свыше 10-ти раз;
• эффективное обезвреживание отходов под воздействием высоких температур (от 850 до 1250°С);
• попутное использование энергетического потенциала отходов.

ТЭЦ на топливе из отходов, г. Хагенов (Германия) введена в эксплуатацию в 2009 г.

Смешанные коммунальные отходы содержат значительное количество влаги и нежелательных компонентов, таких как металлы, хлорсодержащие пластики и т.д. Для безопасной термической переработки таких отходов и повышения их теплотехнических характеристик предусматривается подготовка отходов в альтернативное RDF - топливо.

Альтернативное топливо - RDF.

RDF (от англ.RefuseDerivedFuel) - это обезвоженная и измельченная, смесь теплотворных фракций отходов, с теплотворной способностью до 18000 Кдж/кг, новый альтернативный источник энергии. Широко применяется в качестве топлива в цементной и энергетической промышленности в развитых странах.

Сегодня для термической переработки отходов используются разные технологии. Однако, наибольшее распространение в Европе получила технология сжигания на колосниковой решетке. Данная технология зарекомендовала себя как наилучшая для сжигания остатков после сортировки отходов, универсальна и наименее требовательна к качеству топлива. Технология детально описана в документе BAT «Интеграция предотвращения и уменьшения загрязнения окружающей среды - памятка по наилучшим из доступных технологий сжигания отходов» Европейского союза.

Описание технологии

Принципиальная схема технологии термической переработки отходов в печи с колосниковой решеткой:

Смешанные отходы или RDF поступает в приемное отделение, где проходит первичный контроль, затем поступает в бункер-накопитель. Из бункера топливо(отходы) дозированно подается в печь слоевого сжигания с колосниковой решеткой, где сгорает при температуре 850 - 1000°С (в зависимости от свойств отходов). Сгоревшие остатки в виде золы и шлака удаляются для дальнейшей утилизации. Образовавшиеся горячие газы нагревают стенки котла-утилизатора и системы пароперегревателей, которые переводят тепло в водяной пар, далее энергия водяного пара преобразуется в электрическую энергию или используется в виде тепла. Отработанные газы охлаждаются и реагирую с известковым молоком, карбамидом и активированным углем, при этом в газовом потоке обезвреживаются оксиды азота и серы, а также диоксины и тяжелые металлы. Далее частицы золы и реагентов улавливаются системой рукавных фильтров и удаляются для утилизации. Таким образом, газы на выходе содержат вредные примеси в пределах экологических и санитарных нормативов, примером тому заводы термической утилизации расположенные в густонаселенных городах Европы.

Колосниковая решетка для слоевого сжигания

Фирменная колосниковая решетка Oschatz является продуктом дальнейшего развития технологии горизонтальной решетки DanishEnergySystems, которая функционирует на протяжении нескольких десятилетий. Решетка Oshatz предусматривает такие особенности топлива из отходов, как: низшая теплота сгорания (НТС), высокая зольность и содержание влаги.

Схема устройства печи слоевого сжигания Oschatz .

Конфигурация и функциональность решетки. Для контроля процесса горения решетка разделена на несколько секций. Скорость и длина хода колосников может быть отрегулирована индивидуально. Аналогичным образом решетка разделена на несколько воздушных зон, чтобы адаптировать первичный воздух к характеристикам сгорания топлива. Топливо подается на решетку непрерывно с помощью индивидуально разработанного устройства подачи. Колосники, закрепленные последовательно на решетке изготовлены из специальной тепло- и износостойкой легированной стали с высоким содержанием хрома, кремния и никеля. Первичный воздух подается на решетку снизу вместе с рециркуляцией дымовых газов. Вторичный воздух подается в пространство над решеткой печи и обеспечивает необходимый кислород для оптимального дожигания топлива.

При слоевом сжигании, отходов, RDF или биомассы за печью располагается котел-утилизатор с системой пароперегревателей, за ним следует система нейтрализации вредных примесей, системы пыле- и газоочистки, а также блок генератора тепловой и электрической энергии. ЭКОНАЦПРОЕКТ поставляет концептуальные, разработанные Oschatz с использованием новейших современных достижений водотрубные котлы вертикального, горизонтального или комбинированного расположения.

Мы осуществляем поставку, как отдельных агрегатов, так и разработку и строительство целых заводов «под ключ».

Для получения каталога продукции и дополнительной информации обращайтесь по телефону:

Получение электроэнергии из отходов является одним из путей охраны окружающей среды.

Далее мы ознакомимся с разными способами получения энергии из отходов. Как уже отмечалось, переработка отходов является одним из способов охраны окружающей среды. При осуществлении процесса переработки не только можно сэкономит в потреблении многих природных ресурсов, но и снизить уровень загрязнения воды, воздуха и почвы. На сегодня в программу стран по охране окружающей среды включены вопросы выработки топлива из мусора. Сегодня мы хотим рассмотреть этот вопрос.

Как было сказано, "дорога цивилизации вымощена горами мусора" . Если отходы будут переработаны, можно будет перейти на вторичное использование, а если останутся нетронутыми и захороненными, то останутся загрязнителями окружающей среды. По итогам исследований Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), игнорирование сбора и утилизации отходов может вызвать как минимум 32 экологические проблемы. Вот почему сегодня переработка воспринимается всерьез многими странами. Одним из новейших способов снижения негативного влияния, которое оказывает полигон отходов (ТБО) на окружающую среду, является переработка мусора в топливо. Переработка мусора в топливо - это процесс, в ходе которого бесполезные отходы превращаются в практически бесплатную тепловую энергию, которую можно использовать в виде электричества или тепла. Такая практика из давних времен проводилась традиционным образом во многих странах мира. Например, 400 лет назад в Иране иранский ученый шейх Бахаи создал баню, энергоснабжение которой обеспечивалось за счет газа, испускаемого из сточных вод. В Индии также некоторые люди, собирая отходы животноводства в закрытых контейнерах, сжигали их в течение 9 месяцев. Этот процесс используется в современной технологии в разных городах мира. В особенности уделяется внимание использованию газа, получаемого от центров захоронения мусора в некоторых городах мира.

Метан, составляющий около 55% всего газа, испускаемого на свалках, является одним из парниковых газов, который с точки зрения потенциала создания парникового феномена является равноценным углекислому газу и даже выше, так что концентрация метана в атмосфере увеличится на 0,6 процента в год. Концентрация других парниковых газов в атмосфере, в том числе углекислого, увеличивается лишь на 0,4%. Метан в случае, если не будет контролирован правильно, может привести к загрязнению грунтовых вод. Таким образом, восстановление и правильное использование метана может играть значительную роль в защите окружающей среды.

Из каждой тонны сырых твердых отходов можно получить от 5 до 20 кубометров газа в год, и увеличение этого количества возможно с помощью правильной разработки и управления ресурсов. Некоторые рядовые люди полагают, поскольку этот газ получается из отходов, то является опасным и загрязняющим, и его сжигание является ненадежным. Однако ученые считают, что это как раз наоборот, а газ, полученный от свалки отходов, является менее загрязняющим, и поскольку температура пламени низка, количество загрязнений будет составлять на 60% меньше, чем при сжигании природного газа. Поэтому, по мнению экологов, обуздание газа, получаемого от мусора, является обязательным. В последние годы, когда цены на энергоносители повысились, этому виду топлива уделили большее внимание. По данным статистики, сейчас в мире существуют сотни полигонов, на которых испускаемый газ используется для производства электроэнергии и даже продажи другим покупателям.

Сбор этого вида газа в центре полигона является довольно нетрудным. Для этого нужно вырыть вертикальные скважины вокруг полигона. Эти скважины соединяются через сеть труб, предназначенных для сбора газа. Конечно, для того, чтобы увеличить производительность системы, можно поместить на их пути слои дробленного камня, бетона и песка. Кроме того, все эти скважины соединены с центральным коллектором. Коллектор можно соединить с компрессором или воздуходувкой. Примерно для каждого 0,4 гектара площади полигона захоронения требуется скважина для сбора газа. В конце концов, можно ввести газ в факел или выделить его на любое другое потребление или даже очистить его и повысить его качество. Таким образом, при совместном производстве тепловой и электрической энергии можно наблюдать резкое снижение выбросов углекислого газа и повышение эффективности использования топлива. Высокая общая эффективность этой технологии по сравнению с производством электрической и тепловой энергии традиционными методами способствовала тому, что этот тип технологии высоко ценится в последние годы в Европе. Крупнейшая в Европе биогазовая установка находится в столице Австрии Вене, в ней газ, добываемый из свалки, используется для производства 8 мВт электроэнергии. Запуск конгенерационных установок молниеносно распространяется на страны Европейского союза, поскольку частные и государственные сектора оценили конгенерационную технологию как экономически эффективный источник энергии с различными способностями.

Один из успешных проектов, проводимых в этой области, осуществляется в канадском городе Эдмонтон. Электроэнергетическое предприятие Эдмонтона сумело, используя метан, добиваемый из свалки Clover Bar, запустить большую электростанцию. Запуск этого проекта в 1992 г. способствовал тому, что атмосферный выброс углекислого газа сократился на около 662 тысяч тонн. Лишь в 1996 г. этот проект способствовал сокращению выброса парниковых газов на 182 тысяч тонн, а в период с 1992 г. по 1996 г. было получено около 208 гигаватт-часов электроэнергии. Даже газ, полученный этим методом, продавался по более низкой цене, чем природный газ, так оказался более экономичным. В Азии столица Южной Кореи, Сеул, является одним из городов, которые частично обеспечивает тепловую энергию от сжигания отходов. В этом городе выбрасывается много отходов. На основе опубликованных докладов, в последние годы в Сеуле 730 тысяч тонн из 1,1 млн. тонн воспламеняющихся бытовых отходов использовалась как топливо для производства энергии. Говорится, что это эквивалентно годовой потребности в отоплении 190 тысяч городских домохозяйств. Южная Корея планирует, удовлетворяя более 10% своих энергетических потребностей за счет возобновляемых источников, к 2030 году войти в первую "пятерку" стран мира с "зеленой экономикой" .

В дополнение к производству энергии из отходов, еще одним из способов утилизации отходов является их переработка в компостные удобрения. Компостирование - это способ обезвреживания бытовых, сельскохозяйственных и некоторых промышленных твердых отбросов, основанный на разложении органических веществ аэробными микроорганизмами. Получающийся в результате этого процесса компост подобен гумусу и используется в качестве удобрения. Это, пожалуй, самый старый метод утилизации. Процесс компостирования очень прост, делается опытными специалистами либо в собственных домах фермеров или на их землях, либо промышленным образом. Эти удобрения считаются одним из наилучших удобрений для сельскохозяйственных целей, могут быть полезными и для выращивания цветов. Результатом наличия в удобрениях магния и фосфата будет образование аллювия и быстрое всасывание питательных веществ в почве. Компост считается также естественным пестицидом для почвы. Используя компост можно на 70% сэкономить в потреблении химических удобрений. Каждый живущий в городе человек отбрасывает более полкилограмма мусора в день, одна треть которого является конвертируемым в компост. Если предположим, население города насчитывает 30 млн. человек, то город ежедневно производится 15 млн. кг отходов, 5 млн. из которых можно конвертировать в компост.

Таким образом, современный человек после горького опыта прошлого столетия решил, что должен оценить по должности Божье блага и заняться охраной окружающей среды, так как существование будущего человеческого поколения и мира зависит именно от его сегодняшних усилий.

Получение энергии от живых существ у многих вызывает примитивные ассоциации — с лошадью, везущей груз, или хомячком, крутящим через свое колесо небольшую динамо-машину. Кто-то еще вспомнит школьный опыт с воткнутыми в апельсин электродами, образующими эдакую «живую батарейку»… Однако гораздо эффективнее в этом плане труд куда более меньших наших «братьев» — бактерий!

«Мусорная проблема» в масштабах планеты гораздо существеннее, чем может показаться обывателю, несмотря на то, что она не столь явная, как иные экологические ужасы, о которых любят рассказывать в разного рода «скандалах-сенсациях-расследованиях». 26 миллионов тонн в год – это только Москва и только бытовой мусор! И даже если мы будем все прилежно сортировать и затем перерабатывать, количество органических отходов от этого не уменьшится, поскольку они составляют около 70% всей производимой человечеством дряни. И чем более развита экономика страны – тем больше органических бытовых отходов. Никакой переработкой эту ужасающую массу не победить. А ведь помимо бытовых отходов, существуют огромные объемы отходов промышленных – сточные воды, отходы пищевых производств. В них тоже заметное количество органики.

Перспективное направление борьбы с органическими отходами, заваливающими планету – это микробиология. То, что не доедают люди – доедят микробы Сам принцип известен давным-давно. Однако сегодня проблема состоит в его эффективном использовании, над чем и продолжают работать ученые. «Скормить» микробам в банке недоеденный гамбургер – легко! Но этого мало. Нужна технология, которая позволит бактериям быстро и продуктивно перерабатывать тысячи и миллионы тонн мусора без лишних затрат, без дорогостоящих конструкций и катализаторов, своей стоимостью сводящих на нет итоговый коэффициент полезного действия этого процесса. Увы, большинство технологий, использующих бактерии для перерработки мусора сегодня, либо невыгодны, либо малопродуктивны, либо плохо поддаются масштабированию.

К примеру, одна из достаточно известных и хорошо отработанных технологий переработки отходов с помощью бактерий – это знакомый многим зарубежным фермерам метод выработки биогаза. Навоз скота перегнивает с использованием микробов, выделяющих при этом метан, который собирается в огромном мешке-пузыре. Система работает и производит газ, пригодный для отопления той же фермы через электроэнергию, порождаемую газотурбинным генератором, либо непосредственно при сжигании. Но такой комплекс чисто технологически нельзя масштабировать. Для фермы или поселка годится, для большого города – уже нет. Плюс в городских отходах, в отличие от навоза, много токсичных компонентов. Эти токсичные вещества точно так же оказываются в газовой фазе, как и полезный метан, и итоговый «микс» получается сильно загрязненным.

Впрочем, наука не стоит на месте – одна из перспективнейших технологий, которые сейчас интересуют ученых всего мира (включая, вероятно, и пресловутых британских) – это использование так называемых «электрообразующих бактерий», которые являются одними из лучших пожирателей отходов, попутно производя во время этого малоприятного с человеческой точки зрения процесса электричество. На поверхности мембраны клетки такой бактерии находится белок цитохром, на котором образуется электрический заряд. В процессе метаболизма бактерия «сбрасывает» электрон на поверхность своей клетки и порождает следующий – и так раз за разом. Микроорганизмы с такими свойствами (например, геобактер) известны достаточно давно, но практического применения их электрические способности не находили.

Что же делают микробиологи? Об этом «Компьютерре» рассказал Андрей Шестаков, научный сотрудник кафедры микробиологии биологического факультета МГУ и руководитель лаборатории микробной биотехнологии:

«Мы берем электрод-анод, покрываем его поверхность клетками электрообразующих микроорганизмов, помещаем вместо водорода в питательную среду, которую нам нужно переработать (мусор, «раствор мусора» – для простоты обойдёмся без деталей), и во время метаболизма этих клеток мы от каждой из них будем получать электроны и протоны.

Далее же все, как в обычном топливном элементе – клетка отдает электрон и протон, протоны отправляются через протонообменную мембрану в катодную камеру ко второму электроду этой батареи, добавляя кислород из воздуха «на выхлопе» мы получаем воду, а электричество снимаем на внешнюю цепь. Это называется «Микробный Топливный Элемент», МТЭ, Microbial Fuel Cell.»

Не лишним будет вспомнить, как устроен и функционирует классический водородно-кислородный топливный элемент. Два электрода, анод и катод (допустим, угольные и покрытые катализатором – платиной), находятся в некой ёмкости, разделенной на две части протонообменной мембраной. На анод мы подаем водород из внешнего источника, который диссоциирует на платине и отдает электроны и протоны. Мембрана не пропускает электроны, но способна пропускать протоны, которые движутся к другому электроду – катоду. К катоду мы подаем также из внешнего источника кислород (или просто воздух), и на нем получаются отходы реакции – чистая вода. Электричество же снимается с катода и анода и используется по назначению. С различными вариациями такая конструкция используется и в электромобилях, и даже в портативных гаджетах для зарядки смартфонов вдали от розетки (такие, например, производит шведская фирма Powertrekk).

В небольшой емкости в питательной среде находится анод с микробами. От катода его отделяет протонообменная мембрана, сделанная из нафиона – под таким фирменным названием этот материал производит компания BASF, не так давно известная всем своими аудиокассетами. Вот оно – электричество, реально созданное живыми микробами! В лабораторном прототипе от него горит один-единственный светодиод через импульсный преобразователь, ибо светодиоду требуются для зажигания 2-3 вольта – меньше, чем выдает МТЭ. Хотя к лаборатории микробной биотехнологии МГУ в глубоком подвале приходится довольно долго добираться пыльными и дикими коридорами, она вовсе не является вместилищем допотопного советского научного оборудования, как это происходит с подавляющей частью отечественной науки сегодня, а неплохо оснащена современной импортной техникой.

Как и любой топливный или гальванический элемент, МТЭ выдает небольшое напряжение – около одного вольта. Ток же напрямую зависит от его габаритов – чем крупнее, тем выше. Поэтому в промышленных масштабах предполагаются достаточно крупногабаритные установки, соединенные последовательно в батареи.

По словам Шестакова, разработки в этой области начались около полувека назад:

«Микробные генераторы» начали всерьез изучать в НАСА в шестидесятые годы, не сколько как технологию получения энергии, сколько как эффективный принцип переработки отходов жизнедеятельности в замкнутом пространстве космического корабля (уже тогда, насколько это возможно, пытались оградить космос от мусора, беззастенчиво продолжая загаживать Землю…!) Но технология родилась и после этого фактически много лет пребывала в коматозном состоянии, мало кому нужная в реальности. Однако 4-5 лет назад она получила второе дыхание – поскольку в ней возникла существенная нужда в свете миллионов тонн мусора, заваливающих нашу планету, а также в свете развития разнообразных сопутствующих технологий, предположительно позволяющих сделать микробные топливные элементы не лабораторной экзотикой «настольного формата», а реальными индустриальными системами, позволяющими перерабатывать существенные объемы органических отходов.

Сегодня российские разработки в области МТЭ являются плодом совместных усилий биологического факультета МГУ и компании «М-Пауэр Ворлд» — резидента Сколково, получившей грант на такие исследования и отдавшей микробиологические разработки на аутсорс профильным специалистам, то есть — нам. Наша система уже функционирует и дает реальный ток – задача текущих исследований подобрать максимально эффективное сочетание бактерий и условия, в которых бы МТК можно было бы успешно масштабировать в промышленных условиях и начать применять в индустрии переработки и рециклинга мусора.»

О том, чтобы станции на МТЭ встали в один ряд с уже зарекомендовавшими себя традиционными источниками энергии, пока речи нет. Сейчас у ученых на первом месте стоит задача эффективно переработать биоотходы, а не получить энергию. Просто «так уж вышло», что именно электрообразующие бактерии и являются наиболее «прожорливыми», а значит – эффективными. И электричество, производимое ими в процессе работы – фактически побочный продукт. Его нужно забирать у бактерий и «сжигать», производя какую-то полезную работу для того, чтобы максимально интенсивно шел биопроцесс. По расчетам выходит, что его будет достаточно для того, чтобы мусороперерабатывающие заводы на основе микробных топливных элементов обходились без внешних источников энергии.

Впрочем, в лаборатории Шестакова ведут не только «мусорное» направление, но и другое — чисто энергетическое. Биогенератор несколько иного типа называется «биореакторная топливная ячейка» — он построен на других принципах, нежели МТЭ, но общая идеология получения тока от живых организмов, разумеется, сохраняется. И вот он уже направлен в первую очередь на производство энергии, как таковой.

Что интересно, если микробными топливными элементами, как средствами уничтожения мусора, сейчас в мире занимаются многие ученые, то топливными ячейками – только в России. Так что не удивляйтесь, если когда-нибудь провода от вашей домашней розетки будут вести не к привычным турбинам ГЭС, а к мусорному биореактору.

Биогаз – это источник плодородия огорода. Из нитритов и нитратов, содержащихся в навозе и отравляющих ваш урожай, получается чистый азот, который так необходим растениям. При переработке навоза в установке погибают семена сорняков, и при удобрении огорода метановым флюентом (переработанным в установке навозом и органическими отходами) у вас будет уходить гораздо меньше времени на прополку.

Биогаз – доходы из отходов. Пищевые отходы и навоз, которые скапливаются в хозяйстве, являются бесплатным сырьем для биогазовой установки. После переработки мусора вы получаете горючий газ, а также высококачественные удобрения (гуминовые кислоты), являющиеся основными составляющими чернозема.

Биогаз – это независимость. Вы не будете зависеть от поставщиков угля и газа. А еще экономите деньги на этих видах топлива.

Биогаз – это возобновляемый источник энергии. Метан можно использовать для нужд крестьянских и фермерских хозяйств: для приготовления пищи; для подогрева воды; для отопления жилищ (при достаточных количествах исходного сырья – биоотходов) .

Сколько же можно получить газа из одного килограмма навоза? Исходя из того, что на кипячение одного литра воды расходуется 26 литров газа:

С помощью одного килограмма навоза крупного рогатого скота можно вскипятить 7,5-15 литров воды;

С помощью одного килограмма навоза свиней – 19 литров воды;

С помощью одного килограмма птичьего помета – 11,5-23 литра воды;

С помощью одного килограмма соломы зернобобовых можно вскипятить 11,5 литров воды;

С помощью одного килограмма картофельной ботвы – 17 литров воды;

С помощью одного килограмма ботвы томатов – 27 литров воды.

Неоспоримое преимущество биогаза – в децентрализованном производстве электроэнергии и тепла.

Процесс биоконверсии кроме энергетической позволяет решить еще две задачи. Во-первых, сброженный навоз по сравнению с обычным применением, повышает на 10-20% урожайность сельскохозяйственных культур. Объясняется это тем, что при анаэробной переработке происходит минерализация и связывание азота. При традиционных же способах приготовления органических удобрений (компостированием) потери азота составляют до 30-40%. Анаэробная переработка навоза в четыре раза - по сравнению с несброженным навозом - увеличивает содержание аммонийного азота (20-40% азота переходит в аммонийную форму). Содержание усвояемого фосфора удваивается и составляет 50% общего фосфора.

Кроме того, во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, т.е. достигается актуальный на сегодня экологический эффект.

3. Энергетическое использование отходов водоочистки в соединении с ископаемым топливом.

В странах Западной Европы более 20 лет активно занимаются практическим решением проблемы утилизации отходов водоочистных сооружений.

Одной из распространенных технологий утилизации ОСВ является их использование в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Ее доля в общем количестве ОСВ колеблется от 10% в Греции до 58% во Франции, составляя в среднем 36,5%. Несмотря на популяризацию этого вида утилизации отходов (например, в рамках постановления ЕС 86/278/ЕС), он теряет привлекательность, поскольку фермеры опасаются накопления на полях вредных веществ. В настоящее время в ряде стран использование отходов в сельском хозяйстве запрещено, например, в Голландии с 1995 г.

Сжигание отходов водоочистки занимает третье место по объемам утилизации ОСВ (10,8%). В соответствии с прогнозом в перспективе его доля будет возрастать до 40%, несмотря на относительную дороговизну этого способа. Сжигание осадка в котлах позволит решить экологическую проблему, связанную с его хранением, получить дополнительную энергию при его сжигании, а, следовательно, снизить потребность в топливно-энергетических ресурсах и инвестициях. Полужидкие отходы целесообразно использовать для получения энергии на ТЭЦ в качестве добавки к ископаемому топливу, например, углю.

Выделяют две наиболее распространенные западные технологии сжигания отходов водоочистки:

Раздельное сжигание (сжигание в жидком кипящем слое (ЖКС) и многоступенчатые топки);

Совместное сжигание (на существующих ТЭЦ, использующих уголь, или на цементных и асфальтовых заводах) .

Среди способов раздельного сжигания популярным является использование технологии жидкого слоя, наиболее успешно эксплуатируются топки с ЖКС. Такие технологии позволяют обеспечить устойчивое горение топлива с большим содержанием минеральных составляющих, а также снизить содержание окислов серы в уходящих газах за счет связывания их в процессе горения известняком или щелочноземельными металлами, содержащимися в золе топлива.

Нами изучено семь альтернативных вариантов утилизации осадка сточных вод, основанных как на новых нетрадиционных технологиях, разработанных на базе российского или европейского опыта и не имеющих практического использования, так и на законченных “под ключ” технологиях:

1. Сжигание в циклонной топке на основе имеющихся, но не используемых барабанных сушильных печей очистных сооружений (российская технология - «Техэнергохимпромом», г. Бердск);

2. Сжигание в циклонной топке на основе имеющихся, но не используемых барабанных котлов очистных сооружений (российская технология - «Сибтехэнерго», Новосибирск и «Бийскэнергомаш», Барнаул);

3. Раздельное сжигание в многоступенчатой топке нового типа (западная технология - «NESA», Бельгия);

4. Раздельное сжигание в топке с кипящим слоем нового типа (западная технология - «Segher» (Бельгия);

5. Раздельное сжигание в новой циклонной топке (западная технология - фирмы «Steinmuller» (Германия);

6. Совместное сжигание на имеющейся ТЭЦ, работающей на угле; хранение высушенных отходов в хранилище .

В варианте 7 предполагается, что, после сушки до 10% содержания влаги и термической обработки, отходы водоочистки в размере 130 тыс. т в год биологически безопасны и будут храниться на площадях рядом с очистными сооружениями. Здесь учитывалось создание на водоочистных сооружениях замкнутой системы обработки воды с возможностью ее расширения при увеличении объемов обрабатываемых отходов, а также необходимость построения системы подачи отходов. Затраты по этому варианту сопоставимы с вариантами сжигания отходов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из главных задач развитых стран является рациональное и экономное использование энергии. Особенно это касается нашего государства, где сложилась тяжелая ситуация с топливно-энергетическими ресурсами. В связи с высокими ценами и ограниченными запасами нефти, газа и угля возникает проблема поиска дополнительных энергетических ресурсов.

Одним из эффективных способов получения энергии в будущем может стать использование в качестве топлива твердых бытовых отходов. Использование тепла, получаемого при сжигании твердых бытовых отходов, предусматривается для выработки электроэнергии.

Среди возобновляемых источников энергии на основе сельскохозяйственных отходов биомасса является одним из перспективных и экологически чистых заменителей минерального топлива при производстве энергии. Полученный в результате анаэробной переработки навоза и отходов в биогазовых установках биогаз, может идти на отопление животноводческих помещений, жилых домов, теплиц, на получение энергии для приготовления пищи, сушку сельскохозяйственных продуктов горячим воздухом, подогрев воды, выработку электроэнергии с помощью газовых генераторов. Общий энергетический потенциал использования отходов животноводства на основе производства биогаза очень велик и позволяет удовлетворить годовую потребность сельского хозяйства в тепловой энергии.

Полужидкие отходы водоочистки целесообразно использовать для получения энергии на ТЭЦ в качестве добавки к ископаемому топливу, например, углю.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бобович Б.Б., Рывкин М.Д. Биогазовая технология переработки отходов животноводства / Вестник Московского государственного индустриального университета. № 1, 1999.

2. Шен М. Компогаз - метод брожения биоотходов / “Метроном”, № 1-2, 1994, с.41.

3. Оценка энергетического потенциала использования отходов в Новосибирской области: Институт энергоэффективности. - http://www.rdiee.msk.ru.

4. Федоров Л., Маякин А. Теплоэлектростанция на бытовых отходах / «Новые технологии», № 6 (70), июнь 2006 г.