Ни в одной стране мира еще не научились полностью перерабатывать отходы, чтобы дать им вторую жизнь. Все, что не попадает в переработку, отправляется на полигоны или сжигается на специальных заводах с получением тепла и электроэнергии.

ТЭЦ на отходах – мировая практика

Крупнейшим из «мусорных» ТЭЦ обещает стать китайский завод в Шеньчжэне – на нем будет ежедневно сжигаться около 5 тыс. т отходов 12‑миллионного мегаполиса. На крыше завода площадью более 6 тыс. кв. м разместят солнечные панели – дополнительный источник «зеленой» электроэнергии.

В датском Роскилде мусоросжигательный завод площадью 7400 кв. м, построенный по проекту знаменитого Эрика ван Эгераата, стал новой архитектурной доминантой города. Ежегодно на нем утилизируется 350 тысяч тонн отходов из 9 регионов Дании и сопредельных стран, а производимой энергии хватает для Роскилде и области.

Завод на острове Амагер в Копенгагене, открытый в 2017 году, объединяет в футуристическом здании из стекла и бетона огромный мусороперебатывающий комплекс, ТЭЦ и досуговый центр «Копенхилл» с круглогодичным горнолыжным склоном высотой 85 м. Сюда поступают отходы от 550 тыс. домохозяйств и 45 тыс. предприятий. Теплом и электроэнергий ТЭЦ снабжает 150 тысяч городских домов и квартир. Подъемник на склоне тоже работает на энергии, которую вырабатывает завод.

Все эти знаковые проекты не только подтверждают возможности получения дополнительной энергии из отходов, но свидетельствуют также об экологической безопасности мусоросжигательных ТЭЦ.

В России примеров подобного строительства пока нет, но законодательные основы для создания отрасли уже созданы. С 1 января 2020 года вступил в силу Федеральный закон от 27.12.2019 № 450‑ФЗ, который вносит поправки в ряд нормативных актов и регламентирует энергетическую утилизацию как использование ТКО в качестве ВИЭ и вторичных энергетических ресурсов после извлечения из них полезных компонентов. Энергетическую утилизацию предлагается включить в регулируемые виды деятельности в области обращения с ТКО, тарифы на которые устанавливаются государством.

Пять новых мусоросжигательных заводов в Подмосковье и Казани сейчас строит компания «РТ-Инвест», используя японские технологии сжигания отходов. Гендиректор и совладелец компании Андрей Шипелов сообщил в недавнем интервью, что он намерен дополнительно построить до 2030 года в городах-миллионниках еще 25 предприятий, перерабатывающих до 500 тыс. т отходов в год каждый. По его словам, вкупе с сопутствующей переработкой это поможет сократить долю отходов, которые сейчас идут на мусорные полигоны, с 97 % до 40 %.


От локализаций до изобретений

Если мощных заводов по сжиганию отходов пока еще нет, то отечественные технологии для них уже есть. В конце 2018 года Научная группа НИТУ «МИСиС» совместно с ПК «Вторалюминпродукт» испытала на предприятии пилотную установку барботажного реактора для полной переработки техногенных отходов, шлаков и шламов, а также углеродсодержащих отходов, включая ТБО. Такая металлургическая печь способна не только перерабатывать отходы, но и выплавлять до 16 тыс. т металла в год, попутно производя электроэнергию.

Ученые Института теплофизики имени академика С. С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН создали опытный образец установки, с помощью которой бытовые отходы перерабатываются в топливо и экологически безвредное сырье для стройматериалов. Мусор газифицируется при температуре 1300 оС и обрабатывается в струе плазмы. Высококалорийный синтез-газ, получаемый на выходе, можно использовать для выработки электроэнергии или тепла.

В НПП «Донские Технологии» работают над автономными мини-ТЭЦ в содружестве с рядом научно-исследовательских и промышленных организаций: ЦНИИ КМ «Прометей» – НИЦ «Курчатовский институт», РНЦ «Прикладная химия», «Инновационно-технический центр ДонЭнергоМаш» и др. Топливом для мини-ТЭЦ также могут служить коммунальные и сельскохозяйственные отходы, а сами установки сконструированы для работы на небольших полигонах.

Петербургская компания ИНВАЙРО локализовала немецкое производство гибридных установок термического обезвреживания отходов (пиролиз при температуре 500‑800°С, прокаливание коксового остатка при 900‑1000°С, дожигание дымовых газов при 1200‑1300°С). Специалисты компании занимаются «зеленым» инжинирингом, утилизируя твердые, жидкие и газообразные промышленные и бытовые отходы 3‑5-го классов опасности (деревянные пропитанные шпалы, автомобильные покрышки, иловый осадок, нефтешлам, медицинские отходы и другие), получая на выходе тепловую (при любой производительности установки) и электрическую (при производительности от 150 кг / час) энергию. В компании выпускают не только стационарные, но и передвижные установки: с их помощью можно ликвидировать любую стихийную свалку, после которой останется только 5‑10 % безопасной золы.

Это лишь небольшой перечень реализованных и близких к реализации проектов, но и они доказывают, что сжигание – это не крайняя мера обращения с мусором, а возможность эффективной и экологически безопасной утилизации самых разных групп отходов с получением вторичного сырья, а согласно новому закону, и «зеленой» энергии.


Как справиться с отходами с помощью высоких технологий?

Финны около 50 % своих отходов от домохозяйств перерабатывают в тепловую и электрическую энергию и подают в жилые дома. Шведы не только свои «хвосты» от сортировки бытовых отходов сжигают с получением энергии, но и у других стран принимают отходы, чтобы заводы по утилизации не простаивали. И что особенно важно, это топливо – во­зо­б­­­­­­но­вляемое.

По словам научного сотрудника Института теплофизики СО РАН Павла Домарова, в среднем из четырех тонн отходов можно получить столько же энергии, сколько дает одна тонна нефти.

– Неудивительно, что в каждом шведском муниципалитете имеется своя собственная ТЭЦ, работающая на мусоре, – поясняет он. – Применение плазменных технологий имеет один недостаток – высокое энергопотребление (до 1МВт -ч на 1 тонну отходов) и малый ресурс работы электродов плазмотрона. Поэтому разработка новых подходов к созданию плазменных электротехнологических установок с улучшенными энергетическими параметрами для утилизации техногенных отходов является весьма востребованной в настоящее время.

Предложенная сибирскими учеными технология основана на высокотемпературном (1300–1700°С) воздействии дуговой плазмы и полном разложении утилизируемых продуктов с получением синтез-газа. Он представляет собой смесь водорода и оксида углерода и является ценным энергетическим сырьем (10‑13 МДж / м3), пригодным для последующего сжигания в энергетических котлах с целью получения тепловой энергии (тепловая мощность 0,5‑0,65 Гкал / ч). Второй продукт утилизации – инертный остеклованный шлак, который можно использовать в строительстве.

Одно из основных преимуществ плазменной технологии – уменьшение объема газа, который подвергается очистке, и исключение образования окислов. Без фильтрации вредных выбросов обойтись нельзя, и экологическая составляющая является краеугольным камнем всех предлагаемых решений.


Топливо может быть разным

Еще одно преимущество технологий – возможность работы с самым широким ассортиментом сырья для выработки энергии. «Несмотря на различную природу отходов, все они состоят из одинаковых химических элементов: углерода, водорода, кислорода, азота, хлора, серы, золы (комплекс неорганических элементов и соединений), воды, но содержат опасные для окружающей среды элементы и соединения, такие, как болезнетворные микроорганизмы или тяжелые металлы, – поясняет принцип работы установки Павел Домаров. – Но состав углеродсодержащих отходов может меняться в широком диапазоне, что требует создания гибкой и универсальной технологии».

Для установок ИНВАЙРО энергоэффективными являются любые калорийные отходы: из 2 т отработанных покрышек получается 8,742 Гкал / ч тепловой энергии, из такого же количества шпал – 2,67 Гкал / ч. В среднем потребитель тепла может окупить свои инвестиции за 2‑2,5 года.

В НПП «Донские технологии» ориентированы на серийный выпуск мини-ТЭЦ и на средние показатели отсортированного мусора по содержанию горючих фракций: углерод 40 ± 3 %, водород – 6 ± 1,0 %. В 2018 году компания изготовила экспериментальный образец автономного мобильного энерготехнологического комплекса по переработке ТКО методом оксипиролиза с последующей выработкой электрической и тепловой энергии. При утилизации 150 кг отходов с коэффициентом переработки при сжигании 84 % выработка электрической мощности составила 30 кВт, тепловой – 350 кВт.

Татьяна Рейтер

Источники

Все, что горит, может стать источником энергии
Энергетика и промышленность России (eprussia.ru), 04/03/2020

Похожие новости

  • 06/09/2017

    В Новосибирске расмотрели альтернативы «мусорному» концессионеру

    ​Альтернативные предложения по сбору и утилизации отходов были рассмотрены в рамках "Городской ассамблеи" в Новосибирске. Местные разработчики предложили новые современные технологии переработки ТКО.
    1834
  • 01/11/2018

    Почему природосберегающие технологии невыгодны промышленникам и неинтересны потребителям

    ​Уже больше четверти века прошло с тех пор, как на состоявшейся в 1992 году конференции ООН по окружающей среде и развитию был выбран новый, "зеленый" вектор. Однако Россия все еще только готовится к переходу на принципы бережного отношения к экологии, а на пути внедрения "зеленых" технологий остается множество барьеров.
    641
  • 20/05/2016

    О демонстрационной площадке и роли Академгородка в продвижении инноваций

    ​Тема демонстрационной площадки активно обсуждалась год назад в одном из департаментов мэрии Новосибирска. Суть предложений заключалась в следующем: показывать инновационные разработки институтов СО РАН, пригодные для коммерциализации и использования в городском хозяйстве.
    1895
  • 29/08/2018

    В Новосибирске собираются построить аэродинамическую трубу для изучения обледенения самолетов

    ​Аэродинамическую трубу для изучения процессов обледенения при взлете и посадке самолетов планируется построить в новосибирском Академгородке, сообщил агентству "Интерфакс-Сибирь" научный руководитель Института теоретической и прикладной механики им.
    1588
  • 15/10/2019

    Александр Люлько: «Внедрение новых технологий имеет большое значение для города»

    ​О реализации проекта «Умный город» в Новосибирске рассказал начальник департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Александр Люлько. Александр Николаевич, в Новосибирске реализуется дорожная карта проекта «Умный город».
    426
  • 10/05/2017

    Ученые ИТ СО РАН предлагают использовать угольную пыль для растопки угольных энергетических котлов

    Ученые из Института теплофизики СО РАН предлагают для растопки угольных энергетических котлов использовать не мазут, а механоактивированную угольную пыль, которая обходится втрое дешевле и имеет ряд других преимуществ.
    1170
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1391
  • 04/07/2019

    Сибирские ученые создают ветряк для нагревания воды

    ​Сибирские ученые создают ветрогенератор, который может работать при низкой скорости ветра и нагревать воду практически без потерь благодаря преобразованию механической энергии воздушного потока непосредственно в тепловую энергию.
    1356
  • 13/11/2018

    Внедрение технологии полной утилизации мусора в Новосибирском научном центре может стать пилотным проектом

    Четыре года назад эта территория возле дороги Академгородок — Кольцово оставляла не самые приятные впечатления. С одной стороны, полигон твердых бытовых отходов (ТБО) в ведении Государственного унитарного предприятия «Жилищно-коммунальное хозяйство Новосибирского научного центра СО РАН» тогда вооружился техникой и более-менее успешно проходил все проверки, с другой — представлял собой постапокалиптический пейзаж.
    946
  • 04/12/2018

    В новосибирском Академгородке внедрили инновационную систему освещения улиц

    "Установка новой системы наружного освещения в Академгородке - хороший пример эффективного применения разработок новосибирских инновационных компаний для городского хозяйства", - считает мэр Анатолий Локоть, который оценил преимущества нового светового оборудования в ходе выездного совещания.
    1646