ТВЕРДЫЕ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ КАК ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

В современных условиях инновационного развития и модернизации экономики, нарастающего дефицита энергоносителей, их стоимости и энергетических мощностей повышение энергетической эффективности и энергосбережения играет ключевую роль в обеспечении топливно-энергетическими ресурсами потребителей.

Необходимость энерго-эффективности и сокращения засорения окружающей среды стимулирует гораздо правильнее потреблять традиционные энергоресурсы, и стремится найти новые, возобновляемые и доступные источники энергии, к ним не так давно приписывают твердые бытовые отходы.

С каждым годом количество мусора постоянно растет. В 2015 году в России, по данным аналитической компании Frost & Sullivan, было произведено 57 миллионов тонн твёрдых бытовых отходов, это лишь немногим меньше объёма производства стали (71 миллион тонн).

Согласно государственной корпорации «Ростехнологии», являющейся крупнейшим участником рынка мусоропереработки в стране, на территории России скопилось более 31 миллиардов тонн неутилизированных отходов.

В странах Евро Союза в среднем сжигается 18,2 % ТБО, компостируется 9,0 %, вывозится на полигоны 66,9 %. Доля ТБО, вывозимых на полигоны, для европейских стран изменяется от 80,8 % в Великобритании до 6,0 % в Швейцарии. В США сжигается 14,8 % ТБО, компостируется 5,7 %, захоранивается 57,4 %. В Японии сжигается большая часть образующихся отходов - 72,3 %. Всего в России на 2015 год было 13,9 тысячи действующих мусорных полигонах [4].

Получение тепловой и электрической энергии из ТБО в основном осуществляется при  сжигании и захоронении мусора на полигонах.

Способы термической утилизации ТБО, как правило, применяются в индустриально развитых странах с небольшой территорией и высоким уровнем развития.

Как правило, ТБО сжигают в котельных или на электростанциях, что позволяет вырабатывать тепловую и электрическую энергию. Например, в городе Копенгаген весь бытовой мусор утилизируется для получения тепловой энергии, которая используется для теплоснабжения городских потребителей.

В ряде стран (Германия, Италия и др.) методы сжигания ТБО применяются достаточно широко и количество мусоросжигающих установок возрастает. Другие страны, например США, закрывают многие действующие мусоросжигательные заводы. Поэтому в настоящее время оценки перспектив сжигания мусора достаточно противоречивы из-за высокой стоимости систем очистки дымовых газов.

В России на переработку идет около 3 % образующихся твердых бытовых отходов. Сжигается примерно 1,8 % отходов от общего объема. Каждый мусоросжигательный завод оснащается системами утилизация тепла, тем не менее из-за низкой надежности установок и большой разности цен на отпускаемую энергию и себестоимости ее изготовления, производство тепловой энергии невыгодно и составляет 20-50 % проектной мощности.

Захоронение ТБО на полигоне практикуется повсеместно. Основное достоинство технологии захоронения - простота, малые капитальные и эксплуатационные затраты, и относительная безопасность.

При разложении бытовых отходов выделяется биогаз – ценное углеводородное топливо, которое можно использовать для производства тепловой и электрической энергии.

Добыча биогаза финансово выгодна для России, поскольку, примерно, 97 процентов выработанного ТБО, захоранивается на свалках и полигонах, которые размещены на 40 тысячах гектарах земли.

Твердые бытовые отходы по структуре изменяются не только по годам, но и по времени года. Весной доля пищевых отходов составляет 20-26 % от всего количества. Осенью данный коэффициент возростает до 40-55 % [1].

Происходит это в связи с уборкой сельскохозяйственных угодий, что сказывается на росте потребления фруктов и овощей. В южных областях этот показатель изменяется на пару месяцев быстрее.

В холодное время года снижается объем уличных отходов с 20 до 1 % на юге страны и с 11 до 5 % в центральной части [1].

Физические свойства ТБО характеризует плотность отходов. Этот показатель в благоустроенном жилищном фонде в контейнерах весной и летом составляет 0,18-0,22 т/м3.

Осенью и зимой эти цифры составляют 0,20-0,25 т/м3. В разных населенных пунктах среднегодовое значение колеблется от 0,19-0,23 т/м3 [1].

В развитых странах, где технологии по добычи биогаза развиты достаточно хорошо, при помощи газа, получаемого из отходов, отапливаются целые жилые микрорайоны.

Однако стоит заметить, что газообразное топливо плохо поддается транспортировке, и поэтому оно, как правило, используется на месте его добычи для производства тепловой и электрической энергии.

Мусороперерабатывающие заводы используют газ со свалок для получения тепловой энергии, которая расходуется на собственные нужды.

Однако, после дополнительной очистки, свалочный газ также может быть использован и в качестве автомобильного топлива. Кроме этого, полученный таким образом газ можно использовать и в качестве экологически чистого топлива для производства электроэнергии. В этом случае необходимо использовать различные газотурбинные и газопоршневые установки. Таким образом, свалочный газ можно использовать в самых различных целях, что делает его добычу весьма перспективной.

В Индии, Вьетнаме, Непале и других странах строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи. В Китае на конец 1990 г. было произведено около 7 млрд, м3 биогаза в год. В 2006 г. этот объем увеличился до 15 млрд. м3 [2].

Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза принадлежит Дании. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.

Так же из ТБО можно получить синтетическое дизельное топливо, которое можно использовать в двигателях внутреннего сгорания.

Класс ГСМ, состав близкий к дизельному топливу марки ДТЛ по Российскому стандарту. Из 100 грамм сухого ТБО, при пиролизной обработке, получается около 65 граммов пиротоплива [3].

Чуть ли не большинство окружающих нас предметов являются продуктами переработки нефти:

- пластмассовые изделия;

- полиэтилен;

- синтетические ткани;

- различные косметические средства;

- и многие другие бытовые предметы.

А это значит, что все эти вещи, отслужив свой срок, могут снова стать нефтепродуктами.

Наиболее подходящее сырье для жидкого топлива — пластик. Его можно подвергнуть перегонке или, говоря научным языком, пиролизу, то есть подвергнуть нагреванию без доступа кислорода. Из одного килограмма бутылочного пластика получается около одного литра топлива.

Твердое топливо из ТБО является высококалорийной фракцией, состоящей из бытовых отходов.

Оно также имеет маркировку RDF. Представляет собой твердые фракции и уже много лет успешно заменяет горючие полезные ископаемые [3]. При этом стоит оно в разы дешевле. Его можно использовать вместо угля, древесины и нефтепродуктов.

К числу неоспоримых достоинств, твердого топлива из ТБО можно отнести его постоянную теплотворность и стандартную форму. Все это существенно упрощает управление и контроль над процессами сжигания, поскольку при использовании данного топлива обеспечивается максимально качественное сгорание, которое к тому же является практически безотходным. Неудивительно, что утилизация отходов путем изготовления из них твердого топлива и последующее его сжигание (вместо традиционного сжигания самих твердых бытовых отходов) сегодня является одним из наиболее эффективных способов переработки мусора.

Рассматривая ТБО как возобновляемый источник энергии, принимается во внимание, прежде всего экономическая польза населения. Исследуя постоянный рост тарифов на энергоносители, ТБО как разновидность альтернативного топлива становятся, как никогда, актуальны. Ну а применение инновационных технологий утилизации ТБО в ходе решения проблемы переработки отходов, поможет снизить негативное воздействие, которое оказывает полигон на окружающую среду.

Список литературы:

1. Алтайская Е. Плотность отходов ТБО т/м3: Справочник.  Страж Чистоты. - 2018 - [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: https://strazhchistoty.ru/ecology/tko/plotnost-tbo-t-m3.html
2. Друзьянова  В.П., Горбунова В.В.,  Кузьмина Р.С. Биогазовая технология за рубежом. СтройМноГо, 2016, №4
3. Котельников В.А., Подзоров А.И. Способ переработки  торфа. Патент РФ №2259385 27.08.2005.
4. Масликов В.И., Федоров М.П.  Природно-технические системы энергетике – 2006 - [электронный ресурс] – Режим доступа. - URL: https://transform.ru/articles/html/12reforma/ref00034.article