Разделы

пятница, 28 сентября 2007 г.

Эффективность использования энергии отходов


Современный энергетический кризис и глобальное потепление климата на планете заставили цивилизованные страны выработать политику энергетической независимости перед лицом экономических и тотальных угроз государств, обладающих ресурсами ископаемого топлива. Она базируется на экономном потреблении энергии, использовании альтернативных её источников и сокращении выбросов в атмосферу веществ, способствующих увеличению парникового эффекта.

       Наша страна оказалась без чёткой энергетической политики и программы её реализации. Исчерпан резерв энергетических мощностей государственной электрической компании при почти полном отсутствии частных электростанций и возможности кооперации с энергосистемами соседних стран. Ежегодно в периоды пикового летнего и зимнего энергопотребления ощущается всёвозрастающая вероятность отключения потребителей, особенно при аварии энергоблока хотя бы одной из электростанций, о чём нас неоднократно оповещали.

      Судя по последним сообщениям СМИ руководители энергетики акцентируют своё внимание на сохранении топливного направления её развития за счёт подключения к международным проектам доставки газа и нефти по транснациональным сетям из России и Средней Азии. Вынашиваются также проекты создания угольной и атомной электростанций, несмотря на всю их проблематичность.


      Попытаемся рассмотреть возможность использования одной из альтернатив решения наших энергетических проблем, выпавшую из поля зрения руководства энергетики. В 2007 году в могильники государственной свали Дудаим, что всего в нескольких км от Беер-Шевы, было уложено 6,9 млн. тонн мусора объёмом до 14  млн. куб. метров. Ежегодно его количество возрастает, что ведёт к прогрессивному росту отводимой дорогой территории, а также затрат на его доставку и захоронение. Из опыта цивилизованных стран мира известно, что рециклинг, т.е. возврат для повторного использования ценных компонентов отходов (например, металлов, древесины, картона и др.) и производство компоста из органической части мусора широко практикуется. Для этого производится сортировка отходов в местах их образования и перед переработкой. Например, в Лос-Анжелесе разделение твёрдых домашних отходов осуществляет каждая семья, которая подвергается немалому штрафу при выявлении нарушения правил по контрольным фотографиям содержимого мешков. Сортировка отходов стала повсеместной в европейских и азиатских странах, где укоренилось понятие о том, что отходы являются богатым и возобновляемым материальным и энергетическим ресурсом общества.

      В настоящее время рециклинг в Израиле согласно данным Министерства охраны окружающей среды достиг 23%. Главным образом за счёт сбора и возврата пластиковой и алюминиевой тары для напитков. Это уже достижение, но до среднеевропейского уровня (45%) нужны иные усилия. В последней трети прошлого века выяснилось, что хранение всех видов отходов в наземных свалках и могильниках ведёт к экологическим катастрофам: загрязнению атмосферы, почвы и подпочвенных вод, стихийным и преднамеренным пожарам, выделению парниковых газов, способствующих климатическим изменениям на земле. Мы убеждаемся в этом на собственном опыте. Закрытая наземная свалка в Хирие высотой 85 метров до сих пор извергает из себя газовые продукты гниения многих миллионов тонн мусора, а недавно на свалке Дудаим возник пожар в месте захоронения отходов асбеста (канцерогенного вещества!).

      Хочу обратить внимание читателя на перспективу использования отходов для получения энергии в нашей стране. Речь идёт об энергетических ресурсах, содержащихся в твёрдых коммунальных, промышленных, транспортных, медицинских, сельскохозяйственных и строительных отходах, а также осадках систем очистки сточных вод. Анализ многочисленных материалов (официальных информационных сообщений, научных докладов и отчётов) показывает, что энергетика отходов находит практическое применение в развитых и развивающихся странах и интерес к ней подстёгивается и растущими ценами на углеводородное сырьё и экологическим прессом.

     На протяжении десятков лет в странах северной Америки, Европы и дальнего Востока практикуется сжигание твёрдых муниципальных отходов для производства электрической и тепловой энергии. Для этого пройден тернистый путь создания специальных топочных устройств паровых котлов и многоступенчатой технологии очистки продуктов сгорания для уменьшения токсического воздействия на окружающую среду. Игра стоила свеч: сжигание лишь 12% этого вида отходов в США обеспечило получение 0,4 % от выработки электроэнергии в стране. Но содержание канцерогенных токсических веществ в продуктах сгорания оставалось высоким.

     За последние 10 лет усилиями многих фирм достигнут прорыв в технологии переработки отходов для получения энергии. Плазменная газификация в комбинации с другими процессами позволяет существенно повысить эффективность использования содержащегося в отходах энергетического потенциала, обеспечивает возможность получения жидкого топлива и ограниченных объёмов используемых инертных стекловидных твёрдых отходов при минимальном воздействии на окружающую среду. Поскольку эти технологии позволяют перерабатывать отходы различной токсичности (за исключением радиоактивных) и создавать установки с широким диапазоном производительности, последние могут размещаться по территории государства. Это сводит до минимума транспортные расходы и позволяет вести роботу с колёс, не прибегая к складированию отходов.

     В отличие от процесса сжигания отходов, протекающего при температуре 1500-1800◦С с использованием больших объёмов воздуха, плазменная газификация происходит при температурах 3000-10000◦С с минимальным количеством кислорода. В этих условиях происходит разрушение отходов на молекулярном уровне с образованием горючего газа, содержащего в основном окись углерода и водород. После очистки этот высококалорийный газ (Syngas) служит топливом для газотурбинной установки, вырабатывающей электрическую и тепловую энергию, либо направляется в установку получения жидкого топлива (этанола). Выработка электроэнергии более чем вдвое перекрывает собственные нужды завода, и её избыток направляется в энергосистему.  Технологические установки компактны. В зависимости от целевого назначения производства реализуемыми продуктами  в разных комбинациях и масштабах являются: электрическая и тепловая энергия, Syngas, этанол, керамическая плитка и кирпич.

     Первые 2 завода были пущены в Японии в 2002 году для переработки твёрдых коммунальных отходов и осадков сточных вод в объёме 200-280 тонн в день с выдачей в систему от 7 до 12 МВт. Первый в северной Америке завод строится в Канаде. Он будет перерабатывать 400 тонн мусора в день с выработкой 21 МВт нетто электроэнергии для 19000 частных домов. Там же строится завод по производству этанола мощностью 36 млн. литров в год, получаемых из 100000 тонн твёрдых муниципальных отходов. Строительство многих подобных предприятий разворачивается в США, Европе и далее на восток до Малайзии.

     Следует напомнить, что в Израиле успешно испытана недавно установка для переработки отходов с использованием плазмы, созданная при участии РАН России. Кроме краткой информации в СМИ никаких серьёзных комментариев, не говоря уже о планах промышленного освоения предложенной технологии, не последовало.

     По данным бывшего министерства энергии и инфраструктуры Израиля  ещё в 1988 г. национальный потенциал альтернативной энергии из биомассы составлял свыше 9% от годовой потребности в энергии государства. Здесь не были учтены значимые по объёму сельскохозяйственные отходы, отработанные автотранспортные шины и другие виды отходов. Следует также учесть произошедший за 20 лет существенный рост объёмов отходов в расчёте на одного жителя в связи с изменением качества жизни населения и структуры выпускаемой производственной продукции. Поэтому сегодня полное использование этого ресурса может обеспечить до 15% энергетических потребностей страны в энергии. Энергетический эквивалент муниципального мусора, уложенного в могильники Дудаим в 2007 году, в соответствии с международными нормативами оценивается величиной порядка 1,38 млн. тонн сырой нефти.

     С ликвидацией прежнего министерства энергетики  и созданием нынешнего министерства инфраструктуры было упразднено управление по экономии энергии. В связи с этим ушла на второй план деятельность в этом направлении, а для широкого круга специалистов усложнилась возможность анализа энергетической ситуации в стране, поскольку прекратился выпуск ежегодных информационных материалов. Информация в Интернет-сайте нынешнего министерства, весьма ограничена.
     Решение проблем переработки отходов должно было бы интересовать министерство инфраструктуры (как возможность использования собственного энергоресурса), министерства экологии и здравоохранения (как способ улучшения среды обитания человека), министерство финансов (как способ экономии валютных средств), а политиков как один из эффективных способов обеспечения энергетической независимости государства. На деле это не происходит. Эти проблемы не находят подобающего отражения в средствах массовой информации нашей страны. Именно их коллеги за рубежом играют решающую роль в принятии столь судьбоносных решений.

Аркадий Розинский
Фото: Михаил Фейгин