Эколого-энергетические проблемы утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) и приравненных отходов (ТБО) и приравненных промышленных отходов (ПТБО) производства и потребления

Задача утилизации отходов является первейшей задачей для мирового сообщества и особенно России.

Она приобретает особое значение, так как они являются источником энергии, что важно как для решения проблемы сохранения окружающей среды, так и для ослабления энергетического кризиса. Таким образом, проблема утилизации отходов приобретает существенное значение для развития мировой экономики.

Из существующих распространенных способов утилизации отходов (сжигание, захоронение на полигонах и свалках и др.) ни один не позволяет извлечь из отходов материальный и энергетический потенциал, содержащийся в них.

В последнее время зарубежными и отечественными фирмами проведены научно-исследовательские и практические работы по обеспечению максимально возможного извлечения материальных и энергетических ресурсов, приведшие к созданию высокоэффективных комплексов получения вторичного сырья и энергии из отходов.

Значительный вклад внесла фирма Karl W.Schmidt and Associates Inc. (США). Фирмой в течение нескольких десятилетий внедрена система сортировки и переработки до 93% общего количества твердого бытового мусора. Совместно с Научно-Промышленной корпорацией «Трансгаз-Холдинг» решена задача термической утилизации органосодержащих отходов с выработкой теплоэнергии. Обеспечивается полная утилизация отходов с обеспечением выделения вредных веществ в атмосферу ниже допустимых концентраций ПДК мр (СО менее 5, SО2 менее 0,5 , NO2 менее 0,08 мг/м³, диоксины плюс фураны менее 5 мг/м³). Существует оригинальная схема доочистки дымовых газов и улавливания зольного остатка (5-12% от исходной массы отходов).

Предложенная схема утилизации отходов позволяет обеспечить независимость энергопотребителей от внешних поставок энергии (тепло и электричество), а также снабжать энергией других потребителей и развивать производство и инфраструктуру по переработке сырья в товарную продукцию. Так, полигон (завод), принимающий 450 т ТБО в сутки, может обеспечить получение 240 Гкал тепла и около 1 млн. кВт/ч электроэнергии в сутки.

Завод производительностью 150 млн. т ТБО в год обслуживают 115 чел.

Потребление электроэнергии 1360кВт ч, воды 57 л/т ТБО.

Реализация готовой продукции 140250 т.

При стоимости завода 14 млн. долл. США кредит при годовой ставке 9% полностью погашается в течение 2,0-2,5 лет.

Представляет интерес технология утилизации ТБО фирмы ALHKAT , Novoinvest. Основой её также является использование внутренней энергии отходов. Ключевыми для этого запатентованного процесса являются:

- температура от 270ºС до 350ºС вместо 40ºС;

- обмен ионами на основе экономичных высокотехнологических катализаторов;

- почти 100% превращения кристаллизованных V-кристаллизаторов, которые чрезвычайно активны.

Результирующим конечным продуктом использования этих элементов является высококачественное легковесное горючее, также известное как дизельное топливо.

Стандартная установка КСД500 (каталитический синтезатор дизтоплива) имеет минимальную производительность 500 л/ч и была экономически оптимизирована для использования самых разнообразных биологических и минеральных материалов как входного сырья:

- все виды пластика (включая ПВХ-поливинилхлорид);

- отработанные масла, воски, жиры всех видов;

- сельхозотходы;

- биологически возобновляемые сырьевые материалы (дерево, овощи и др.).

Установка выпускается мощностью 50, 250, 500, 1000 л/ч и по желанию заказчика может быть изменена для удовлетворения специфических запросов.

Общие суммарные инвестиции в одну установку КСД500 приблизительно 4 млн. евро. Цена зависит от ряда факторов: вида сырья, количества катализатора, запчастей и т.д.

Однако функциональное назначение установки весьма ограничено, и она может успешно работать на строго фиксированном составе сырья (древесные и агропромышленные отходы, отработанные масла и др.). Крупным недостатком процесса является отсутствие предварительной сортировки (как у Karl W.Schmidt), что нежелательно для решения проблемы ресурсосбережения. Кроме того, использование не по назначению вторичного сырья (отходы, по выражению Д.И.Менделеева, следует рассматривать как вторичное сырье) снижает экономическую, да и экологическую эффективность технологического процесса.

В отечественной практике имеют место, к сожалению, три способа утилизации отходов (захоронения, сжигание, депонирование). В последние годы с целью уменьшения объема подлежащих утилизации отходов производства и потребления стала применяться сортировка на линиях зарубежного и отечественного производства. Но доля перерабатываемых таким образом отходов невелика (до 10%). При этом совершенно не утилизируется органическая часть отходов (пищевые, растительные, синтетические и др.). Она по-прежнему подлежит сжиганию, а чаще захоронению.

В настоящее время разрабатываются мусороперерабатывающий комплекс (МПК) автоматизированной сортировки отходов для последующей переработки получаемого вторичного сырья и модуль быстрого пиролиза органических отходов («хвостов») в высокоэнергетический пар (30%), жидкое и газообразное углеводородное сырье (50%) и инертные шлаки. Свободные годовые энергетические ресурсы для МПК производительностью 10000т ТБО в год составят 112 ГВт ч в виде углеводородов или 44 ГВт в виде электроэнергии (собственное потребление 20%). Общая сумма инвестиций проекта под ключ 315 млн. руб. Срок окупаемости проекта составляет 2,5-3,0 года. Комплекс может обеспечить порядка 90-100 рабочих мест. Экологические требования соответствуют нормативным. К сожалению, комплекс находится в стадии проектирования и строительства, и не могут быть приведены фактические данные его работы. Вместе с тем следует отметить, что технология быстрого пиролиза проверена в промышленных условиях на металлургическом заводе и угольном разрезе.

Анализируя передовые современные технологии, можно сделать следующие выводы:

Главной составляющей технологического процесса утилизации отходов производства и потребления должна быть тщательная автоматизированная сортировка.
Сортировка отходов позволяет сократить их объемы в 5-10 раз, при этом выделив из них ценные компоненты: металлы, стекла, полимеры, текстиль и др. Их переработка вносит весомый вклад в сбережение первичного сырья, т.е. в ресурсосбережение. Выделенное вторичное сырье обеспечивает значительное повышение экономической эффективности всего комплекса мусороперерабатывающих заводов.
Результатом сортировки является резкое снижение отчуждения земельных территорий и, как следствие, улучшение качества окружающей среды.
Перспективными и эколого-экономически эффективными являются процессы утилизации органосодержащих отходов («хвостов») с получением тепловой и электрической энергии. Но реализации этой технологии должна предшествовать сортировка с выделением ценных компонентов. При этом решается не только вопрос резкого снижения объемов отходов для утилизации, а, как следствие, сохраняется удовлетворительное состояние окружающей среды (снижается и объем опасных «зольных» отходов).
Проведенный расчет утилизации конкретного объема и морфологического состава может выявить максимальную эколого-экономическую эффективность выбранного процесса.

Анализ только нескольких наиболее эффективных процессов утилизации ТБО выполнен в основном с решением экологических проблем и не рассматривался с экономических позиций. А ведь реализация концепций обращения с отходами сводится также к максимальному их использованию в хозяйственной деятельности человека. Лауреат Нобелевской премии, выдающейся ученый-экономист Л.А.Леонтьев считал, что нельзя отдельно рассматривать экологию и экономику. В условиях углубляющегося сырьевого и энергетического кризиса мировой экономической системы тщательное исследование этой проблемы является актуальной задачей.

Необходимо оказать практическую помощь в организации работы по созданию экологически чистого безотходного производства переработки ТБО и других отходов.

Иванов Ю.Ф. - д.т.н., Межрегиональный фонд «Актуальные медицинские технологии и системы терапии» (АМЕТИСТ)

Лебедев В.Н. -д.т.н., профессор, академик Российской экологической академии (РЭА)

Источник