Отходы как источник энергии

Отходы  как источник энергии. 
 

         Твердые бытовые отходы рассматриваются как реальный способ получения энергии. Вывоз ТБО, вывоз строительного мусора, вывоз контейнеров с отходами процедура, требующая немало финансовых затрат. Получение энергии из мусора – это не только экономия денежных средств, но и получение дешевой энергии.

В промышленности ТБО используются в качестве источника  для получения топлива, именно поэтому  широкую популярность приобрели  мусоросжигательные заводы. Такие заводы используют специальную технологию сортировки и дробления мусора, что  позволяет не только разделить мусор, но и выявить отходы, которые представляют особую опасность, содержат ядовитые химикаты, токсичные вещества. Важный фактор, то, что энергетическое топливо, получаемое из бурого угля и из ТБО равноценны, однако на закупку угля требуются не малые финансовые затраты, а прием отходов осуществляется с оплатой. Высокие цены на топливо, ограниченные запасы нефти, угля, газа ставят под вопрос поиск альтернативных источников энергии. Даже поэтому, сжигание мусора становится необходимой процедурой. 

        Потенциальными источниками энергии могут быть остатки только органического характера, поэтому с точки зрения возможного использования промышленных отходов для получения энергии наибольший интерес представляют отходы пищевой промышленности. При производстве различных пищевых продуктов образуются различные отходы. Так, например, в отходах фруктов содержится значительное количество сахара и пектина, в отходах продовольственного зерна - крахмал и целлюлоза. При этом в отходах фруктов содержится больше клетчатки, чем в отходах зерна, а в отходах мясной промышленности содержится гораздо больше протеина, чем во фруктовых и овощных отходах.

В связи с  тем что продукты пищевой промышленности транспортируются и грузятся преимущественно с большим содержанием влаги, значительная часть твердых компонент смеси находится в растворенном и во взвешенном состоянии. Поэтому для характеристики физического состояния пищевых отходов наиболее подходящим термином является суспензия. В перерабатываемых овощах содержание твердых отходов, не относящихся к взвешенным твердым веществам, колеблется в пределах от 100 кг/т при консервировании помидор до 670 кг/т при консервировании обыкновенной или крупноплодной тыквы и от 150 кг/т при консервировании вишни до 450 кг/т при консервировании посевного ананаса. В 1974 г. при переработке 750 т семи видов фруктов и плодов было получено 4 244 760 т твердых отходов, а при переработке 390 т   овощей   (14   различных   видов)- т твердых отходов

Наличие большого количества влаги в отходах пищевой  промышленности существенно ограничивает возможность получения из них  тепловой энергии путем прямого  сжигания отходов. Поэтому наиболее целесообразно, вероятно, их использовать для получения метана. Однако возникающие  при этом транспортные и экономические  трудности, а также сильная конкурентоспособность  со стороны сельского хозяйства, поскольку оно может использовать пищевые отходы в качестве корма для животных, приводят к тому, что отходы пищевой промышленнос-ти: представляют большого интереса для производства энергии путем превращения в метан, ни каким-либо иным способом. Используют лишь два вида пищевых отходов: (1) отходы семян обыкновенных и голоплодных персиков, слив, абрикосов, маслин и вишен, шелухи миндаля и различных орехов и (2) отходы сахарного тростника. В шт. Калифорния было собрано около 136 000 т отходов семян и шелухи. В 1967 г. в этом штате была сооружена фабрика по производству топливных брикетов из отходов семян и шелухи.

       Большое внимание уделяется энергетическому потенциалу отходов сахарного тростника, получающихся при извлечении сахара, которые составляют примерно 30% массы самого сахарного тростника. Количество сухих отходов собираемого в США сахарного тростника составляет 1,1 млн. т в год, и большая часть их сконцентрирована в и штатах Луизиана, Миссисипи и Флорида . Значительные ресурсы отходов  сахарного  тростника имеются   в   Пуэрто-Рико   и  на   Гавайских островах. О качестве отходов сахарного тростника можно судить по данным табл. 6. По содержанию углерода, водорода и кислорода отходы сахарного тростника подобны органическому веществу растений. Если допустить, что теплота сгорания отходов сахарного тростника 18 930 кДж/кг, то энергоемкость отходов, собираемых в стране, будет равна 4,54-1013 кДж/год. 
 
 

       Вторичная переработка полимеров. Факты в цифрах. 

       Все возрастающая доля в большом количестве энергии, потребляемой при производстве цемента, принадлежит отходам, используемым как альтернативное топливо. Пластмассовые отходы могут дать значительный вклад в замену нево-зобновляемых ископаемых источников энергии, таких как уголь. В ряде европейских стран уже имеет место конкуренция между цементной промышленностью и операторами заводов по сжиганию мусора, производящих энергию: и те и другие конкурируют в использовании отходов как альтернативного топлива.

       Западная Европа производит около 100 млн т МТО, в которых пластмассы составляют приблизительно 7 %, и которые уничтожаются главным образом закапыванием (~ 70 %) и сжиганием (~ 30 %), хотя имеются существенные региональные различия. Доля сжигания колеблется от 10 % в Великобритании, до 80 % в Дании и Швейцарии. В Ирландии, Португалии и Греции доля сжигания незн чительна. Более 300 установок по сжиганию МТО установлены по всей Европе; их производительность лежит в диапазоне от нескольких тысяч до 1 млн т/год. Производительность самого современного завода по сжиганию МТО, который планируется построить в Амстердаме [132], составит 765 тыс. т/год. Технологии переработки на существующих установках сильно различаются в зависимости от нормативов и существующего (или ожидаемого) законодательства по выбросам в окружающую среду.

        АРМЕ связала свою работу по рекуперации энергии с будущей энергетической политикой, демонстрируя ценность пластиковых отходов как источника топлива. Ассоциация активно участвовала в работе Форума по энергии и отходам, проведенного под руководством Генерального директората по окружающей среде (Европейская комиссия), который сконцентрировал внимание на техническом потенциале и осуществимости превращения отходов, в частности, пластмасс в топливо. Такие страны, как Япония и США также обратили внимание на потенциал сжигания полимерных отходов в виде топлива как такового посредством моносжигания. Результаты показывают, что отходы, например, пластиковой упаковки могут выступать как безопасный и чистый источник топлива. АРМЕ оценивала пластмассы как альтернативный источник топлива совместно с Национальной ассоциацией пластмасс Швейцарии (КVS) и производителями цемента Бииндер Цемент Унтервац (ВСЦ) и поддержала программу Швейцарская энергия 2000 по экономии энергии и рациональному развитию. Эксперименты ВСU на вышеупомянутом цементном заводе в Швейцарии [133] дали положительный результат и полное испытание было завершено в 1996 г. Было найдено, что использование в виде топлива одной тонны предварительно подготовленных смешанных пластиковых отходов сохраняет 1,4 т угля. Исследование поддерживает рекуперация энергии как жизненно важного инструмента в рамках общего управления утилизацией отходов как дополняющего захоронение и повторную переработку в целях создания ряда способов рекуперации, отвечающих экологическим и экономическим требованиям в каждой ситуации обращения с отходами и предотвращающими потерю ценного ресурса закапыванием в землю.

      Одна лишь швейцарская цементная промышленность обладает потенциалом в 100 тыс. т топлива из полимерных отходов в год. Переключение на пластмассы также способствует достижению целей правительства Швейцарии по замещению ископаемого топлива. В масштабе Европы до 3,8 млн т угля может быть сэкономлено за один год.

      Эффективное использование полимерных отходов в качестве топлива благоприятно для окружающей среды. При этом не производится твердых отходов или пепла, а выбросы в воздух не больше, чем при сжигании ископаемого топлива. Смешанные пластмассовые отходы в Швейцарии имеют более низкую концентрацию тяжелых металлов, чем уголь.

      Исследование, проведенное КУ5, АРМЕ и ВС1/, охватыва о свыше 100 тыс. потребителей в двух кантонах, возвращавших использованную упаковку для создания чистого топлива для производства цемента. Результаты были проверены независимым институтом За рабочие места и аналитику окружающей среды Германия.

      Томас Биирки из Энергии 200, швейцарской энергетической программы по снижению потребления ископаемого топлива, комментирует: Применение пластмассовых отходов как альтернативного топлива в печах для отжига цемента идеально отвечает швейцарским потребностям. Результаты этих исследований должны быть использованы промышленностью, нуждающейся в высокотеплотворном топливе и имеющей возможность использовать это топливо в соответствии с требованиями законов об охране окружающей среды.

       Дания — страна, известная своей последовательной политикой защиты окружающей среды, во все большей степени поддерживает рекуперацию энергии как составляющую решения проблемы отходов, привлекая все возможные способы рекуперации, которые помогут минимизировать отходы. Растущее значение рекуперации энергии иллюстрируется расширением завода по сжиганию отходов в Копенгагене, который в настоящее время принимает 300 тыс. т отходов ежегодно. В течение 1995 г. в Дании было переработано в энергию 118 тыс. т (84 %) пластмассовых отходов [134]. Кредитную поддержку расширения этой практики Раймонд Скааруп из Копенгагенского Агенства по защите окружающей среды объясняет следующим образом: Рекуперация энергии стала важной частью общей датской стратегии по управлению запасами энергии и обращению с отходами, по мере того как мы стремимся перерабатывать каждый вид отходов наиболее приемлемым для окружающей среды путем. Рекуперация энергии также занимает важное место в копенгагенской кампании за снижение глобального потепления — город активно участвует в Проекте по уменьшению городского С02. Защитники окружающей среды, осуществляющие этот проект, стимулируют признание широкой публикой того факта, что принятие решений по обращению с отходами влияет на выбросы также, как производство энергии. потребление энергии и ее транспортировка. Рекуперация энергии из отходов снижает потребление ископаемого топлива и действует в направлении уменьшения генерации СО, одновременно сохраняя природные ресурсы. Датская стратегия по управлению обращением с отходами включает обязательство увеличивать повторную переработку в тех случаях, когда это экономически и экологически приемлемо. За счет применения разнообразных методов рекуперации отходов доля захоронения снизилась с 49 % в 1988 г. до 4 % в 1994 г.

        Недавнее французское исследование [135] подтвердило справедливость аргументов в пользу того, что сжигание использованной упаковки существенно снижает воздействие на окружающую среду со стороны установок по сжиганию МТО с рекуперацией энергии. Опыты, проведенные на установке по сжиганию бытовых отходов в Париже, показали, что современные заводы типа «энергия-из-отходов» могут реально содействовать снижению выбросов в среду и давать ценную энергию.

        Этот результат поддержан исследованием, предпринятом в Вюрцбурге командой, работающей по упомянутому выше проекту АРМЕ. Было найдено, что пластмассы из бытовых отходов дают существенный вклад в процесс рекуперации энергии и уменьшают потребность в дополнительном, невозобновляемом ископаемом топливе. Посредством превращения легко перерабатываемой использованной упаковки в топливо промышленное потребление топлива в Европе может быть уменьшено на величину, эквивалентную 10-14 млн т нефти. Это может сохранить для Европы 1,21 млрд евро за счет уменьшения расходов на ископаемое топливо без неблагоприятного воздействия на окружающую среду. Исследование, проведенное на заводе, касалось потребления воды и энергии, выбросов в атмосферу, твердых остатков от отходов, получения тепла и очистки топочного газа в сравнении с традиционными системами производства пара и электроэнергии. Завод перерабатывает до 640 тыс. т бытовых отходов ежегодно. Извлеченная из отходов энергия используется для обогрева около 70 тыс. домов в окрестности завода.

     Анализ показывает, что рекуперация энергии является практическим решением для многих стран при минимальном изменении существующего порядка обращения с отходами и ясно демонстрирует, что положительные черты рекуперации энергии из отходов могут быть составной частью обобщенного подхода к обращению с отходами.