Необходимостта от решаване на проблема с обезвреждането на твърдите битови отпадъци и пречистването на течните отпадъчни води от градовете и селата е отдавна назряла, но все още няма технологии, които да го решават комплексно. Всичко, което се предлагаше на човечеството, беше скъпо или неефективно.

Предложената технология според нас е лишена от тези критични недостатъци и има едно основно и основно предимство.

Технологията Emax (има заявка за патент) е комплекс от взаимосвързани технологични секции, които осигуряват преработката на твърди и течни битови, селскостопански и промишлени отпадъци по различни методи:

1. Площадка за преработка на твърди битови отпадъци

Система за събиране на боклук (възможно е с предварително грубо сортиране)

2. Площадката за преработка на течни отпадъчни води се състои от

Басейни за натрупване на отпадъчни води и филтриране на пещни газове;

Системи от пластмасови боксове със системи за подпомагане на интензивния растеж на специални растения;

3. Зона за събиране и преработка на зелена маса:

резервоари за съхранение;

Апарати за смилане на биомаса;

3. Енергийна секция:

Реактор за биогаз с непрекъснато захранване;

газови държачи;

Всеки от модулите, съставляващи системата, е доста широко известен в производството, но не се използва в тази комбинация.

Освен това има принципно нови разработки, чието внедряване позволява да се комбинират тези четири секции в един цикъл, на входа на който са боклук и канализация, а на изхода:

Ценна зелена маса, която може да се използва за производство на фуражи, хартия, мебели, както и за пълнене на реактори за биогаз.

Електрическа и топлоенергия

Кислород.

Икономическата рентабилност е осигурена в почти всяка област на технологиите - такси за обезвреждане на твърди отпадъци, за приемане на канализация, продажба на излишък от биогаз, електричество и топлина, продажба на излишък от биомаса.

Варианти на приложение на технологията Emax.

Действаща оранжерия.

Монтира се стандартен биомодул Emax, като размерът се изчислява в зависимост от необходимостта от ел. и топлинна енергия. Сключени са договори с фирми за сметосъбиране и сметоизвозване и фирми за почистване на септични ями. За нуждите на оранжерията се използват биохумус и течни биоторове. Разходите за строителство могат да бъдат относително ниски, особено ако съществуващите сгради се използват частично. Печалбата идва от изхвърляне на отпадъци и спестявания от енергоснабдяването на съоръжението.

Действащ животновъден комплекс

Биомодул Emax стандарт, размерът се изчислява на базата на количеството отпадъци. В този случай е необходимо да се разреди прекалено концентриран хранителен разтвор (оборски тор). В тази връзка пречистената вода се връща в акумулационните басейни и се използва в процеса на грижа за животните. Повече от 10 пъти добива на биогаз в сравнение със стандартен реактор за биогаз, използващ директно отпадъци от фермата. В този случай отвън могат да се внасят само ТБО, но обемът им се увеличава поради повишената концентрация на разтвора. Производството на електроенергия ще бъде излишно, необходим е пазар за продажби. Може да се реши чрез частично използване на биомаса за храна на добитък. Според нас това е най-рентабилният начин за използване на технологията.

Градска пречиствателна станция за отпадни води

Биомодулът Emax има смисъл да се направи с вертикално разположение на сградата. Надморската височина и общият размер се изчисляват въз основа на обема на течните отпадъци. Необходима е допълнителна система за събиране и съхранение на CO2, тъй като газът не се подава към боксовите бани през нощта. ТБО се внасят от градски предприятия, необходимо е изграждането на мащабна пещ с турбина. На практика комплексът ще представлява градска топлоелектрическа централа със система за пречистване на емисиите и твърдите битови отпадъци като топлоносител. Системата произвежда голям бройтоплина и електричество. Необходим е голям пазар. Става въпрос за изхвърляне на чиста вода, биохумус. Става значителни обеми утайка от пещта. Разходите за проектиране, строителство, експлоатация са значителни. Но печалбата също е много висока.

Градски блок или малък град

В случай на използване на Emax като източник на енергия за отделно изградено населено място или жилищен район, разположението на биомодула Emax може да бъде както вертикално, така и хоризонтално, в зависимост от много фактори - цена на земята, достъпност Пари, естетическите предпочитания на разработчика. Необходимо е да се проведе допълнителен водопровод в новопостроени жилищни сгради, към който ще бъдат свързани баните на апартаментите, батериите, точките за напояване на тревни площи и др. Възможно е да има недостиг на капацитет на системата зимен период. Може да се реши чрез натрупване на биогаз през лятото или чрез внасяне на допълнителни количества гориво през зимата. Компания, обслужваща дадено населено място, може да спечели значителни печалби в резултат на продажбата на електроенергия и топлина не на цени на едро, а на цени на дребно или да намали тарифите за комунални услуги и да направи жилищата по-достъпни за гражданите.

Частно жилищно строителство

За къща с площ от 120-150 m2 са необходими канали и твърди отпадъци за най-малко четирима души. Системата осигурява достатъчно производство или на електричество и частично топлинна енергия, или на топлина и частично електричество. Тук също е препоръчително да изпратите пречистена вода в баните на къщата и отоплителната система. Ако в чифлика има домашни селскостопански животни, е възможно пълно енергийно самозадоволяване.

Самостоятелна градска търговски обект

Препоръчително е да се изгради биомодул Emax само ако сградата се посещава от голям брой хора. В този случай е възможно частично да се осигури сградата с един или друг вид енергия за сметка на собствените си отпадъци. Въпреки това е възможно да се намалят донякъде разходите за комунални услуги, като се спре събирането на боклука и се използва рециклирана вода в тоалетните.

Осигуряване на фураж за животновъдни комплекси в условията на геоклиматична катастрофа

Biomodule Emax са производители на високо питателна храна, независеща от слънчевата активност, чието отглеждане не изисква допълнителни разходи за отопление и осветление. Икономически показателине са съществен фактор.

Превозни средства (като лудост)

Смляната биомаса се зарежда в композитния резервоар, а двигателят работи на биогаз, който се образува директно по време на движение на автомобила.

Възможни производства, свързани с технологиите

Производство на котли Дианов;

Производство на боксове и мобилни линии за формоване на боксове;

Производство на Емакс линии за индивидуално жилищно строителство;

Производство на котли за ТБО;

Производство на газови електрогенератори;

Приблизително изчисление на производството на някои продукти за отпадните води на населено място в 1000 души на ден.

Ако успее, има възможност за създаване на екосистеми, които гарантират функционирането на всички селища, от най-малките - ферми, селища, до най-големите градски агломерати като Москва и Ню Йорк, които ще "изяждат" всичко, което тези градове произвеждат, а в замяна ще дават енергия, чиста вода и кислород.

Град, снабден с такива екосистеми със затворен цикъл, вписани в неговата структура, сам по себе си е жива екосистема, осигуряваща на гражданите енергия, чиста вода, чист въздухи премахване на всякакви замърсители. Подобни екосистеми започват да се развиват в света, но производителността на съществуващите варианти е все още незначителна, тъй като няма уникалния темп на растеж на биомасата, а оттам и обработката на отпадъците, а оттам и генерирането на печалба на единица цена, както се предлага комплекс.

Всеки ден се изхвърлят хиляди тонове боклук, който замърсява нашата планета. За да се коригира сегашната ситуация, се създават различни технологии за преработка на отпадъчни суровини. Много продукти се изпращат във вторично производство, където от тях се създават нови продукти. Такива техники ви позволяват да спестите разходи при закупуване на нови суровини, да получите допълнителни приходи от продажби и също така ви позволяват да изчистите света от боклук компоненти.

Има методи, чрез които можете не само да създавате рециклируеми материали, те са насочени към получаване на енергия от отпадъци. За тези цели се разработват специализирани механизми, благодарение на които се създават топлинни ресурси и електричество.

Разработени са устройства, които могат да преработят един тон от най-вредните отпадъци в 600 kW електроенергия. Заедно с това се появяват 2 Gcal топлинна енергия. Тези единици за този моментса много търсени, тъй като се смята, че това е най-изгодната и бързо възвръщаема инвестиция.

Такива механизми се характеризират с висока цена, но инвестираните финансови ресурси осигуряват допълнителни спестявания на материали и значителни приходи от печалби поради продажбата на енергия. Вложената сума ще се изплати многократно.

Има няколко начина, по които отпадъците се превръщат в енергия.

– Изгаряне

Смята се за най-популярния метод за елиминиране на твърди отпадъци, който се използва от 19 век. Този методпозволява не само да се намали количеството боклук, но и осигурява спомагателни енергийни ресурси, които могат да се използват в отоплителна система, както и в областта на електрозахранването. Има недостатъци на тази технология, които се състоят в отделянето на вредни компоненти в околната среда.

При изгаряне на ТБО се образува до 44% пепел с газови продукти. Въглеродният диоксид с водна пара и всички видове примеси могат да бъдат приписани на газообразни вещества. Поради факта, че се получава горене при температурен режимпри 800-900 градуса, след това в образован газова смесприсъстват органични съединения.

— Термохимична технология

Този метод има много предимства в сравнение с предишната версия. Сред предимствата може да се припише повишена ефективност, ако говорим за предотвратяване на замърсяването на околната атмосфера. Това се дължи на факта, че използването на тази технология не е придружено от производството на биологично активни компоненти, така че няма вреда за околната среда.

Получените отпадъци са снабдени с висок индекс на плътност, което показва намаляване на обема на масата на отпадъците, които впоследствие се изпращат за депониране в депа, специално оборудвани за тази цел. Също така си струва да се отбележи, че техниката дава право да се обработват увеличен брой сортове суровини. Благодарение на това е възможно да се взаимодейства не само с твърди варианти, но и с гуми, полимерни компоненти и използвани масла с възможност за извличане на горивни продукти за кораби от въглеводородни елементи. Това е значително предимство, тъй като произвежданите петролни продукти се характеризират с повишена ликвидност и висока цена.

Между отрицателни качестваразпределяне на разходите за закупуване на технологични единици и повишени изисквания за качествени стойности на рециклирани материали. Цената на механизмите, благодарение на които е възможно рециклирането на рециклирани материали, е висока, което символизира големите разходи за оборудване на предприятието.

— Физични и химични методи

Това е друг процес, чрез който се получава енергия от отпадъците. Благодарение на тази манипулация е възможно да се превърне отпадъчната смес в биодизелово гориво. Като производен материал е обичайно да се използват отпадъчни растителни масла и обработката на различни видове мазнини от животински или растителен произход.

– Биохимични методи

С тяхна помощ е възможно да се модифицират компонентите от органичен произход в топлинна енергия и електричество благодарение на бактериите. Добивът и оползотворяването на биогаз, който се появява при разграждането на естествените компоненти на ТБО, най-често се извършва директно на депото. Цялото действие се извършва в реактора, където има специални разновидности на бактерии, които превръщат органичната маса в етанол с биогаз.

Отпадъци за енергия

На международното изложение Wasma всички желаещи ще могат да се запознаят по-подробно със света на рециклирането и да закупят подходящото оборудване за себе си. На сайта ще бъде представена цялата гама устройства, с които могат да се извличат енергийни източници от боклука.

Посетителите получават уникални функции:

• Вземете страхотни сделки от реномирани компании. Всички търговски марки са насочени към взаимноизгодно сътрудничество и разширяване на клиентската база.
• Запознайте се с няколко модификации на продукти наведнъж, проучете ги спецификациии сравнете резултатите. Ако е необходимо, можете да получите професионална консултация по всички възникнали въпроси.
• Свържете се със сервизни организации, които се занимават с въвеждане в експлоатация и поддръжка.
• Закупете нови устройства или намерете необходимите компоненти за съществуващо оборудване. Събитието ще демонстрира не само оборудване, но и всички необходими компоненти за нормална работа.

Сайтът ще представлява интерес за гости от различни сфери на дейност, тъй като енергийните ресурси се извличат от битови или промишлени отпадъци, често се използват селскостопански отпадъци, както и продукти от медицинската и нефтохимическата промишленост. По време на изгарянето на такава боклук маса се образува биогаз заедно с пиролиза. На изложението ще бъдат изложени устройства за такива дейности, които обикновено се наричат ​​пиролизни комплекси.

Проблемът с боклука е познат от първа ръка на всеки жител на голям град. Градът се опитва да се отърве от ненужните отпадъци, като ги изхвърля в специални зони. Депата растат по размер и вече напредват в отделни микрорайони. Всяка година в Русия се натрупват най-малко 40 милиона тона твърди битови отпадъци (ТБО). В същото време инсталациите за изгаряне на отпадъци могат да се използват като допълнителен източник на електроенергия.

Първо поколение MSZ

Във Великобритания през края на XIX V. Изградена е първата инсталация за изгаряне на отпадъци (MSZ). Първоначално инсинераторите се използват за намаляване на обема на остатъците от отпадъци, съхранявани в депата, и за тяхното обеззаразяване. По-късно беше установено, че топлината, генерирана от MSZ, може да се сравни с калоричността на високопепелните кафяви въглища и ТБО може да се използва като гориво за топлоелектрически централи (ТЕЦ).

Първите инсталации за изгаряне на отпадъци до голяма степен повтарят котелните агрегати на топлоелектрическите централи: твърдите битови отпадъци се изгарят върху решетките на електрически котли, а топлината, получена от изгарянето на отпадъци, се използва за производство на пара и впоследствие за генериране на електричество.

Трябва да се отбележи, че бумът в изграждането на инсинератори падна върху периода на енергийната криза от 70-те години. IN развити странипостроени стотици MSZs. Изглеждаше, че проблемът с изхвърлянето на ТБО е решен. Но инсинераторите от онова време не са имали надеждни средства за почистване на отработените газове, изпускани в атмосферата.

Много експерти започнаха да отбелязват, че тази технология има големи недостатъци. По време на изгарянето се образуват диоксини, съоръженията за изгаряне на отпадъци също са един от основните източници на емисии на живак и тежки метали.

Следователно доста прости по дизайн и сравнително евтини инсинератори от първо поколение трябваше да бъдат затворени или реконструирани, подобрявайки и съответно увеличавайки цената на системата за пречистване на газовете, изпускани в атмосферата.

Второ поколение MSZ

От втората половина на 90-те години. В Европа започна изграждането на инсинератор от второ поколение. Цената на тези предприятия е около 40% от цената на съвременните ефективни съоръжения за пречистване на газ. Но същността на процесите на изгаряне на ТБО все още не се е променила.

Традиционните инсинератори изгарят неизсушени отпадъци. Естествената влажност на ТБО обикновено варира от 30-40%. Следователно значително количество топлина, отделена по време на изгарянето на отпадъци, се изразходва за изпаряване на влагата и температурата в зоната на горене обикновено не може да се повиши над 1000 ° C.

Шлаките, образувани от минералния компонент на ТБО при такива температури, се получават в твърдо състояние под формата на пореста, крехка маса с развита повърхност, способна да адсорбира голямо количество вредни примеси в процеса на изгаряне на отпадъци и относително лесна за отделят вредни елементи при съхранение в сметища и сметища. Коригирането на състава и свойствата на образуваните шлаки е невъзможно.

Москва планира да инсталира инсинератори от второ поколение

Във всички райони на Москва, с изключение на Централния район, през следващите години ще бъдат построени и реконструирани инсталации за преработка и изгаряне на отпадъци. Очаква се изграждането на инсинератори от второ поколение.

Това се казва в проекторезолюцията столично управление, одобрен на 11 март 2008 г. За 80 милиарда рубли до 2012 г. ще бъдат построени шест нови инсталации за изгаряне на отпадъци (MSZ), ще бъдат реконструирани седем комплекса за преработка на отпадъци и ще бъде пуснат завод за термична обработка на опасни медицински отпадъци. Земяпод фабрики вече са определени.

Сега ресурсът на регионалните депа е практически изчерпан. „След пет години, ако не построим собствени съоръжения за рециклиране, Москва ще се удави в боклук“, казва Адам Гонополски, член на висшия екологичен съвет на Държавната дума. В условията, когато сметищата са затворени, а предприятията за преработка на отпадъци не могат да бъдат изградени по екологични причини, единственият изход според него са инсинераторите.

Докато московчани стачкуват срещу изграждането на нови инсталации за изгаряне на отпадъци, градските власти обмислят възможността за изграждане на инсталации за изгаряне на отпадъци не само в Москва, но и в Московска област. Юрий Лужков говори за това на среща с депутати от Московската градска дума през юни 2009 г.

„Защо не можем да постигнем споразумение с Московска област за разполагането на такива заводи и увеличаването на броя на депата за съхранение на отпадъци“, попита Юрий Лужков. Той каза още, че смята за целесъобразно да се разработи градски законопроект, според който всички боклуци трябва да бъдат сортирани преди изхвърляне. „Такъв закон ще намали обема на отпадъците, изпращани в инсинераторите и депата от 5 милиона тона на 1,5-2 милиона тона годишно“, каза кметът.

Сортирането на отпадъци може да бъде полезно и за други алтернативни технологии за обработка на отпадъци. Но и този въпрос трябва да бъде решен със закон.

Нови енергийни възможности за MSZ: европейски опит

В Европа това вече е решено. Сортираните отпадъци са интегрална частснабдяване на населението с електроенергия и топлоенергия. По-специално в Дания инсинераторите са интегрирани от началото на 90-те години. 3% от електроенергията и 18% от топлинната енергия се предоставят на системата за електро- и топлоснабдяване на градовете.

В Холандия само около 3% от отпадъците се извозват на депа, тъй като страната има специален данък върху отпадъците от 1995 г., които се извозват на специални депа. Тя е 85 евро за 1 тон отпадъци и прави сметищата икономически неефективни. Следователно по-голямата част от отпадъците се рециклират, а част се превръщат в електричество и топлина.

За Германия се счита за най-ефективното изграждане от промишлени предприятия на собствени топлоелектрически централи, използващи отпадъци от собственото им производство. Този подход е най-характерен за химическата, хартиената и хранително-вкусовата промишленост.

Европейците отдавна се придържат към предварителното разделяне на отпадъците. Всеки двор има отделни контейнери за различни видовеотпадъци. Този процес беше законодателен през 2005 г.

В Германия годишно се генерират до 8 милиона тона отпадъци, които могат да се използват за производство на електроенергия и топлина. Само 3 милиона тона от това количество намират приложение, но до 2010 г. увеличаването на входящия капацитет на електроцентралите, работещи на отпадъци, трябва да промени тази ситуация.

Търговията с емисии принуждава европейците да подходят към изхвърлянето на отпадъци, особено чрез изгаряне, от напълно различни позиции. Вече говорим за разходите за намаляване на въглеродните емисии.

В Германия се прилагат следните стандарти за инсинераторите - цената за избягване на емисиите на 1 mg въглероден диоксид при използване на битови отпадъци за производство на електроенергия е 40-45 евро, а за производство на топлина - 20-30 евро. Докато същите разходи за производство на електроенергия от соларни панели възлизат на 1 хил. евро. Ефективността на инсинераторите, които могат да произвеждат електричество и топлина, в сравнение с някои други алтернативни източници на енергия е осезаема.

Германският енергиен концерн E.ON планира да стане водещата европейска компания за производство на енергия от отпадъци. Целта на компанията е да заеме 15-25% дял на съответните пазари в Холандия, Люксембург, Полша, Турция и Великобритания. Освен това E.ON смята Полша за основно направление, тъй като в тази страна (както и в Русия) боклукът се изхвърля предимно на сметища. А регламентите на ЕС предвиждат средносрочна забрана за подобни сметища в страните от общността.

До 2015 г. оборотът на германския енергиен концерн в областта на обезвреждането на енергийните отпадъци трябва да надхвърли 1 милиард евро. Днес представянето на този един от водещите германски енергийни концерни е много по-скромно и възлиза на 260 милиона евро. Но дори и в този мащаб, E.ON вече се счита за водещия доставчик на отпадъци в Германия, изпреварвайки фирми като Remondis и MVV Energie. Делът му до момента е 20% и управлява девет инсинератора за отпадъци, които произвеждат 840 GWh електроенергия и 660 GWh топлинна енергия. Още по-големи конкуренти в Европа се намират във Франция.

Трябва да се отбележи, че в Германия ситуацията с изхвърлянето на отпадъци се промени радикално едва през 2005 г., когато бяха приети закони, забраняващи неконтролираното изхвърляне на отпадъци. Едва след това бизнесът с боклука става печеливш. В момента Германия трябва да преработва приблизително 25 милиона тона отпадъци годишно, а са налични само 70 завода с капацитет от 18,5 милиона тона.

Руски решения

Русия също представя интересни решения за генериране на допълнителна електроенергия от отпадъци. Индустриалната компания "Технология на металите" (Челябинск), съвместно със CJSC NPO Gidropress (Подолск) и NP CJSC AKONT (Челябинск), разработи проект за икономична, многофункционална непрекъсната топилна установка "MAGMA" (APM " MAGMA") . Тази технология вече е тествана в експериментални индустриални условия. технологични схемиизползването му.

В сравнение с традиционно използваните инсинератори за ТБО, блокът MAGMA и технологията за високотемпературно и безотпадно обезвреждане на отпадъци имат редица предимства, които позволяват да се намалят капиталовите разходи за изграждане на MLT за обезвреждане на несортирани отпадъци. Те включват:

Възможността за рециклиране на битови отпадъци с естествена влажност, предварително изсушаване преди натоварване, като по този начин се повишава температурата на изгаряне на битови отпадъци и се увеличава количеството произведена електроенергия на тон изгорени отпадъци до световните стандарти;

Възможност за изгаряне на битови отпадъци в кислородна атмосфера върху повърхността на прегрята шлакова стопилка, образувана от минералния компонент на битовите отпадъци, достигаща температура на газовата фаза в инсинератора от 1800-1900 ° C и температура на стопената шлака от 1500- 1650°C и намаляване на общото количество отделени газове и азотни оксиди в тях;

Възможността за получаване на течна киселинна шлака от минералния компонент на битовите отпадъци, като периодично се източва от пещта. Тази шлака е здрава и плътна, не отделя никакви вредни вещества при съхранение и може да се използва за производство на трошен камък, леене на шлака и други строителни материали.

Прахът, уловен при газоочистването на блока, се издухва обратно в топилната камера, в шлаковата стопилка чрез специални инжектори и се усвоява напълно от шлаката.

По други показатели WIP, оборудван с блок MAGMA, не отстъпва на съществуващия WIP, докато количеството на вредните вещества, отделяни с газове, отговаря на стандартите на ЕС и е по-ниско, отколкото при изгаряне на битови отпадъци в традиционно използвани инсталации. По този начин използването на АПМ „МАГМА” позволява технологията за безотпадно изхвърляне на несортирани битови отпадъци, без да се засяга неблагоприятно околната среда. Устройството може успешно да се използва и за рекултивация на съществуващи сметища, ефективно и безопасно изхвърлянемедицински отпадъци, изхвърляне на употребявани автомобилни гуми.

При термичната обработка на 1 тон битови отпадъци с естествена влажност до 40% ще се получи следното количество продаваеми продукти: електроенергия - 0,45-0,55 MW / h; чугун - 7-30 кг; строителни материали или изделия - 250-270 кг. Капиталовите разходи за изграждането на инсталация за изгаряне с капацитет до 600 хиляди тона несортирани отпадъци годишно в условията на град Челябинск ще възлизат на около 120 милиона евро. Срокът на изплащане на инвестициите е от 6 до 7,5 години.

Проектът MAGMA за преработка на твърди промишлени отпадъци през 2007 г. беше подкрепен с решение на Комитета по екология на Държавната дума на Руската федерация.

Публикации

Получаването на енергия от живи същества у мнозина предизвиква примитивни асоциации - с кон, носещ товар, или с хамстер, който върти малко динамо с колелото си. Някой друг ще си спомни училищния опит с електроди, забити в портокал, образувайки един вид „жива батерия“ ... Въпреки това, работата на нашите много по-малки „братя“ - бактериите е много по-ефективна в това отношение!

„Проблемът с боклука“ в планетарен мащаб е много по-важен, отколкото може да изглежда на неспециалист, въпреки факта, че не е толкова очевиден, колкото другите екологични ужаси, за които хората обичат да говорят във всевъзможни „скандали-сензации-разследвания“. ”. 26 милиона тона годишно е само Москва и само битови отпадъци! И дори ако старателно сортираме и след това преработваме всичко, количеството органични отпадъци няма да намалее от това, тъй като те съставляват около 70% от всички боклуци, произведени от човечеството. И колкото по-развита е икономиката на страната, толкова повече органични битови отпадъци. Тази ужасяваща маса не може да бъде победена с никаква обработка. Но в допълнение към битовите отпадъци има огромни количества промишлени отпадъци - канализация, отпадъци от производството на храни. Те също имат значително количество органична материя.

Обещаващо направление в борбата срещу органичен отпадъккоето завладява планетата е микробиологията. Това, което не ядат хората, ще го изядат микробите Самият принцип е известен отдавна. Днес обаче проблемът е в ефективното му използване и учените продължават да работят върху него. „Да нахраниш“ полуизяден хамбургер с микроби в буркан е лесно! Но това не е достатъчно. Нуждаем се от технология, която ще позволи на бактериите бързо и ефективно да преработват хиляди и милиони тонове боклук без допълнителни разходи, без скъпи структури и катализатори, които с цената си анулират крайната ефективност на този процес. Уви, повечето от технологиите, които използват бактерии за обработка на отпадъци днес, са или нерентабилни, или непродуктивни, или трудни за мащабиране.

Например, една от добре познатите и утвърдени технологии за обработка на отпадъци с помощта на бактерии е метод за производство на биогаз, познат на много чуждестранни фермери. Животинският тор гние с помощта на микроби, които отделят метан, който се събира в огромна мехурчеста торба. Системата работи и произвежда газ, подходящ за отопление на същата ферма чрез електричество, генерирано от газов турбинен генератор, или директно чрез изгаряне. Но такъв комплекс не може да бъде мащабиран чисто технологично. Подходящ за ферма или село, не е за голям град. Освен това в градските отпадъци, за разлика от оборския тор, има много токсични компоненти. Тези токсични вещества завършват в газовата фаза по същия начин като полезния метан и крайната „смес“ се оказва силно замърсена.

Науката обаче не стои неподвижна - една от най-обещаващите технологии, които сега представляват интерес за учените по света (включително вероятно и прословутите британски), е използването на така наречените "електронни бактерии", които са един от най-добрите хранещи се на отпадъци, същевременно произвеждащи този неприятен от човешка гледна точка процес е електричеството. На повърхността на клетъчната мембрана на такава бактерия има цитохромен протеин, върху който се образува електрически заряд. В процеса на метаболизъм бактерията „изхвърля“ електрон върху повърхността на клетката си и генерира следващия – и така отново и отново. Микроорганизми с такива свойства (например geobacter) са известни отдавна, но техните електрически способности не са използвани на практика.

Какво правят микробиолозите? Андрей Шестаков, изследовател в Катедрата по микробиология, Биологическия факултет на Московския държавен университет и ръководител на лабораторията по микробна биотехнология, каза за Computerra за това:

„Ние вземаме аноден електрод, покриваме повърхността му с клетки от електроформиращи микроорганизми, поставяме вместо водород в хранителна среда, която трябва да обработим (боклук, „разтвор за боклук“ - ще направим без подробности за простота) и по време на метаболизма от тези клетки, ние от всяка от тях ще получим електрони и протони.

Освен това всичко е същото като в конвенционалната горивна клетка - клетката отдава електрон и протон, протоните се изпращат през протонообменната мембрана към катодната камера към втория електрод на тази батерия, добавяйки кислород от въздуха " на изпускателната тръба" получаваме вода и отвеждаме електричество към външна верига. Нарича се "Микробна горивна клетка", MFC, Микробна горивна клетка."

Не би било излишно да си припомним как е подредена и функционира класическа водородно-кислородна горивна клетка. Два електрода, анод и катод (например въглероден и покрит с катализатор - платина), са в определен контейнер, разделен на две части от протонообменна мембрана. Доставяме водород към анода от външен източник, който дисоциира върху платината и отдава електрони и протони. Мембраната не пропуска електрони, но е способна да пропуска протони, които се придвижват към друг електрод - катода. Ние също подаваме кислород (или просто въздух) към катода от външен източник и върху него се получават отпадъци от реакцията - чиста вода. Електричеството се отстранява от катода и анода и се използва по предназначение. В различни вариации този дизайн се използва и в електрически превозни средства и дори в преносими джаджи за зареждане на смартфони далеч от контакт (такива например се произвеждат от шведската компания Powertrekk).

В малък контейнер в хранителна среда има анод с микроби. Той е отделен от катода чрез протонообменна мембрана, изработена от Nafion - под тази марка този материал се произвежда от BASF, не толкова отдавна познат на всички със своите аудио касети. Ето го - електричество, всъщност създадено от живи микроби! В лабораторния прототип от него свети един светодиод през импулсен преобразувател, тъй като светодиодът изисква 2-3 волта за запалване - по-малко, отколкото дава MFC. Въпреки че отнема доста време, за да стигнете до лабораторията по микробна биотехнология на Московския държавен университет в дълбоко мазе през прашни и диви коридори, това изобщо не е вместилище за допотопно съветско научно оборудване, какъвто е случаят с огромното мнозинство на руската наука днес, но е добре оборудван с модерно вносно оборудване.

Като всяка горивна или галванична клетка, MFC произвежда малко напрежение - около един волт. Токът пряко зависи от неговите размери - колкото по-голям, толкова по-висок. Следователно в промишлен мащаб се предполагат инсталации с доста големи размери, свързани последователно в батерии.

Според Шестаков разработките в тази област са започнали преди около половин век:

„Микробните генератори“ започват да се изучават сериозно в НАСА през шейсетте години, не толкова като технология за генериране на енергия, а като ефективен принцип за преработка на отпадъчни продукти в затвореното пространство на космически кораб (дори тогава, доколкото е възможно, те се опитаха да защитят космоса от отломки, безсрамно продължавайки да замърсяват Земята ...!) Но технологията се роди и след това всъщност дълги години беше в кома, малко хора се нуждаеха от нея в действителност. Но преди 4-5 години той получи втори вятър - тъй като имаше значителна нужда от него в светлината на милионите тонове боклук, който запълва нашата планета, както и в светлината на развитието на различни свързани технологии, за които се предполага, че правят възможно микробните горивни клетки да не са лабораторни екзотични „настолни формати“, а реални промишлени системи, които позволяват обработка на значителни обеми органични отпадъци.

Днес руските разработки в областта на MFC са резултат от съвместните усилия на Биологическия факултет на Московския държавен университет и M-Power World, резидентна компания на Сколково, която получи безвъзмездна помощ за такива изследвания и възложи микробиологични разработки на специализирани специалисти, тоест към нас. Нашата система вече функционира и произвежда истински ток - задачата на настоящите изследвания е да се избере най-ефективната комбинация от бактерии и условия, при които MTC може успешно да се увеличи в промишлени условия и да започне да се използва в индустрията за обработка на отпадъци и рециклиране. ”

Засега не се говори, че MFC станциите са наравно с вече доказаните традиционни енергийни източници. Сега учените на първо място е задачата за ефективна обработка на биоотпадъците, а не получаване на енергия. Просто „просто се случи“, че именно електроформиращите бактерии са най-„лакомите“ и следователно ефективни. А електричеството, което произвеждат, докато работят, всъщност е страничен продукт. Необходимо е да се отнеме от бактериите и да се "изгори", извършвайки полезна работа, за да може биопроцесът да протече възможно най-интензивно. Според изчисленията се оказва, че ще бъде достатъчно заводите за преработка на отпадъци, базирани на микробни горивни клетки, да се справят без външни източници на енергия.

В лабораторията на Шестаков обаче се върви не само в посоката „боклук“, но и в друга – чисто енергийна. Биогенератор от малко по-различен тип се нарича "горивна клетка на биореактора" - той е изграден на принципи, различни от MFC, но общата идеология за получаване на ток от живи организми, разбира се, остава. И сега тя вече е насочена предимно към производството на енергия, като такава.

Интересното е, че ако много учени в света сега работят върху микробни горивни клетки като средство за унищожаване на боклука, тогава горивните клетки са само в Русия. Така че не се изненадвайте, ако някой ден кабелите от домашния ви контакт не водят до обичайните водноелектрически турбини, а до биореактор за боклук.

Получаването на електроенергия от отпадъци е един от начините за защита заобикаляща среда.

След това ще разгледаме различни начиниполучаване на енергия от отпадъци. Както вече беше отбелязано, рециклирането е един от начините за опазване на околната среда. Когато прилагате процеса на рециклиране, не само можете да спестите в потреблението на много природни ресурсино и да се намали нивото на замърсяване на водата, въздуха и почвата. Днес програмите за опазване на околната среда на страните включват производство на гориво от боклук. Днес искаме да разгледаме този въпрос.

Както се каза "Пътят на цивилизацията е постлан с планини от боклук" . Ако отпадъците се рециклират, ще може да се премине към рециклиране, а ако останат непокътнати и заровени, ще останат замърсители на околната среда. Според резултатите от изследванията Световна организация(СЗО), пренебрегването на събирането и изхвърлянето на отпадъци може да причини най-малко 32 екологични проблеми. Ето защо рециклирането се приема сериозно от много страни днес. Един от най-новите начини за намаляване отрицателно въздействиекоето превръща депото за отпадъци (ТБО) в околната среда е преработката на боклука в гориво. Рециклирането на отпадъци в гориво е процес, при който безполезните отпадъци се превръщат в практически безплатна топлинна енергия, която може да се използва като електричество или топлина. Тази практика се извършва по традиционен начин в много страни по света от древни времена. Например преди 400 години в Иран иранският учен Шейх Бахаи създава баня, която се захранва с газ, отделян от канализацията. В Индия също някои хора събираха животински отпадъци в затворени контейнери и ги изгаряха в продължение на 9 месеца. Този процес се използва в модерна технологияв различни градове по света. По-специално се обръща внимание на използването на газ, получен от центровете за изхвърляне на отпадъци в някои градове по света.

Метанът, който представлява около 55% от всички газове, отделяни в сметищата, е един от парниковите газове, който по отношение на потенциала за парников ефект е равен на въглеродния диоксид и дори по-висок, така че концентрацията на метан в атмосферата ще се увеличи с 0,6 на сто годишно. Концентрацията на други парникови газове в атмосферата, включително въглероден диоксид, се увеличава само с 0,4%. Метанът, ако не се контролира правилно, може да доведе до замърсяване на подземните води. По този начин възстановяването и правилното използване на метан може да играе важна роля в опазването на околната среда.

От всеки тон сурови твърди отпадъци могат да се получат между 5 и 20 кубически метра газ годишно, като това количество може да бъде увеличено чрез правилно развитие и управление на ресурсите. Някои обикновени хора вярват, че тъй като този газ се получава от отпадъци, той е опасен и замърсяващ, а изгарянето му е ненадеждно. Учените обаче смятат, че е точно обратното и газът, получен от депото, е по-малко замърсяващ и тъй като температурата на пламъка е ниска, количеството на замърсяването ще бъде с 60% по-малко, отколкото при изгаряне на природен газ. Затова, според еколозите, ограничаването на газа, получен от боклука, е задължително. IN последните годиникогато цените на енергията се покачиха, този вид гориво получи повече внимание. Според статистиката в света вече има стотици сметища, където отделеният газ се използва за генериране на електричество и дори за продажбата му на други купувачи.

Събирането на този вид газ в центъра на депото е доста лесно. За да направите това, трябва да изкопаете вертикални кладенци около депото. Тези кладенци са свързани чрез мрежа от тръби, предназначени за събиране на газ. Разбира се, за да се увеличи производителността на системата, на пътя им могат да се поставят слоеве от трошен камък, бетон и пясък. Освен това всички тези кладенци са свързани с централния резервоар. Колекторът може да бъде свързан към компресор или вентилатор. Приблизително за всеки 0,4 хектара площ на депото е необходим кладенец за събиране на газ. В крайна сметка е възможно да се инжектира газът във факела или да се освободи за всяка друга консумация или дори да се пречисти и да се подобри качеството му. Така при съвместното производство на термични и електрическа енергияможе да се наблюдава рязък спадвъглеродни емисии и повишена горивна ефективност. Високо обща ефективностна тази технология в сравнение с производството на електрическа и топлоенергия по традиционни методи допринесе за това, че този тип технология беше високо оценена през последните години в Европа. Най-голямата инсталация за биогаз в Европа се намира във Виена, Австрия, и използва сметищен газ за производството на 8 MW електроенергия. Стартирането на CHP инсталации се разпространява със светкавична скорост в Европейския съюз, тъй като частният и публичният сектор оцениха CHP технологията като икономически ефективен източник на енергия с различен капацитет.

Един от успешните проекти в тази област се осъществява в канадския град Едмънтън. Електрическата компания в Едмънтън успя да стартира голяма електроцентрала, използваща метан от депото Clover Bar. Стартирането на този проект през 1992 г. допринесе за намаляването на емисиите на въглероден диоксид в атмосферата с около 662 хиляди тона. Само през 1996 г. този проект е допринесъл за намаляване на емисиите на парникови газове със 182 000 тона, а в периода от 1992 до 1996 г. са генерирани около 208 гигаватчаса електроенергия. Дори газът, получен по този метод, се продаваше на по-ниска цена от природния газ, така че се оказа по-икономичен. В Азия столицата на Южна Корея Сеул е един от градовете, които частично осигуряват топлинна енергия от изгаряне на отпадъци. В този град се изхвърлят много отпадъци. Въз основа на публикувани доклади, Сеул е използвал 730 000 тона от 1,1 милиона тона горими битови отпадъци през последните години като гориво за производство на енергия. Твърди се, че това е еквивалентно на годишната нужда от отопление на 190 000 градски домакинства. Южна Кореапланира да посрещне повече от 10% от енергийните си нужди от възобновяеми източници до 2030 г., за да влезе в първите пет страни в света с "зелена икономика" .

В допълнение към генерирането на енергия от отпадъците, друг начин за рециклиране на отпадъци е превръщането им в компостен тор. Компостирането е метод за неутрализиране на битови, селскостопански и някои промишлени твърди отпадъци, базиран на разлагането органична материяаеробни микроорганизми. Полученият компост е подобен на хумус и се използва като тор. Това е може би най-старият метод за рециклиране. Процесът на компостиране е много прост, извършва се от опитни професионалисти в собствените домове на фермерите или на техните земи, или индустриално. Тези торове се считат за едни от най-добрите торове за селскостопански цели и могат да бъдат полезни за отглеждане на цветя. Резултатът от наличието на магнезий и фосфат в торовете ще бъде образуването на нанос и бързото усвояване хранителни веществав почвата. Компостът също се счита за естествен почвен пестицид. Използването на компост може да спести до 70% от потреблението на химически торове. Всеки жител на града изхвърля повече от половин килограм боклук на ден, една трета от които подлежат на компостиране. Ако приемем, че населението на града е 30 милиона души, тогава градът произвежда 15 милиона кг отпадъци дневно, 5 милиона от които могат да бъдат превърнати в компост.

Така съвременният човек след горчивия опит от миналия век е решил, че трябва да цени Божиите блага и да се грижи за околната среда, тъй като именно от сегашните му усилия зависи съществуването на бъдещото човешко поколение и света.