Технологии получения энергии из отходов
Энергетическая переработка мусора занимает особое место в отрасли утилизации отходов жизнедеятельности. Результатом такой переработки является получение энергии(или энергоносителя) - электричество, пар и горячая вода с комплексной экологической выгодой.
В международной практике, согласно Иерархии обращения с отходами, установлен порядок приоритетов того или иного способа переработки в зависимости от первичного сырья и с учетом максимальной эффективности и минимальной токсичности. Рассматривают 4 основных процесса которые классифицируются в иерархии отходов по-разному в зависимости от количество получаемого продукта : от «утилизации» (пример:сжигание отходов с ограниченным производством энергии) и «восстановления» до «переработки» ) пример : процесс анаэробного брожения для производства биогаза и дигестата).
В рамках этих 4 процессов используют технологии:
-совместное сжигание на отходосжигающих заводах: газификация альтернативного топлива из ТКО и совместное сжигание появляющегося синтетического горючего газа для замены ископаемого топлива в производстве электричества и тепла;
- совместное сжигание при производстве цемента и известняка: преобразование тепла от сжигания отходов в энергию для работы печей для обжига;
- сжигание отходов на специальных заводах:
- использование в пароперегревателях;
- использование энергии отработанных газах в тепловых насосах;
- подача охлажденной воды для централизованного холодоснабжения;
- распределение тепла из отходов для централизованного теплоснабжения.
- анаэробное сбраживание: преобразование биогаза в биометан для дальнейшего распределения и использования (например, в газораспределительных системах или как топливо для транспорта);
- когенерация ( совместная выработка тепла и электричества);
Вопрос обязательной сортировки, как части процесса переработки, содействует решению двух проблем:
- обеспечения безопасности процесса, так как сырье должно быть селекционировано по типу подходящему для переработки и по токсичным примесям;
-повышения эффективности процесса (однородное сырье дает возможность использовать его потенциал).
Процент смешанных отходов до сих пор значителен (52%) и используется для сжигания и сортировка должна его уменьшить.
Одни из самых проблемных – отходы пластика. Самый распространенный способ его утилизации было захоронение, реже - сжигание среди смешанных отходов, но есть и новые интересные технологии его переработки. Лидером таких технологий является Япония и Корея. Их технологии особенно интересны тем что используются для получения нового нетрадиционного и очень перспективного энергоносителя - биоводорода .
В 2018 году Toshiba оснастила гостиницу KAWASAKI KING SKYFRONT Tokyu REI hotel установкой H2Rex. В отличие от H2One она не вырабатывает водород, а получает его из внешнего источника, затем преобразуя газ в электричество и тепло для отеля.При этом водород добывается из пластика на заводе партнера по водородной стратегии — компании Showa Denko K.K. Пластиковые отходы поступают сюда из городской системы сбора мусора, компания просто посредством процесса открытых торгов. Далее использованный пластик разлагается с помощью термической газификации, когда органическая часть отходов преобразуется в водород. Процесс дает побочные продукты, которые пригодны для реализации других потребностей отеля, часть водорода также используется на водородных заправках. C завода Showa Denko водород идет в трубопровод гостиницы в 5км от завода, а оттуда газ попадает в H2Rex — водородный генератор компании Toshiba. Его топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций между полученным водородом и кислородом из атмосферы. Результат — электричество и тепло. Кстати, пластиковые отходы гостиницы также возвращаются на завод для переработки. За год одна установка H2Rex способна обеспечить электричеством 100 домовладений.
Водород имеет множество преимуществ .Это очень перспективное топливо ,он уже стал общим местом в энергетических политиках развитых стран и весь западный мир декларирует переход на водородную энергетику. Однако, он практически не встречается на земле в чистом виде ,а извлекается из других соединений и первым вопросом становится технология его производства для которого также необходимо топливо.Если для этой цели опять используются углеводороды- это коричневый водород , самый дешевый и грязный. Самый дорогой - зеленый - производится с помощью ВИЭ.
Таким образом, на поле зеленых появился новый игрок - производство «зелёного» водорода из бытовых отходов с нулевыми выбросами углерода.
В Ланкастере, Калифорния, Компанией SGH2 (Solena) будет расположен завод по производству водорода, в три раза превышающий по размеру любой другой зеленый объект H2. Производитель использует технологию SPEG и заявляет, что его процесс является самым чистым из всех на рынке и самый дешевый, так как убирает десятки тысяч тонн мусора со свалок. Завод будет способен производить до 11 000 кг H2 в день, или 3,8 миллиона кг в год, при этом перерабатывая до 42 000 тонн вторичных отходов в год. Процесс принимает самые различные источники отходов, включая бумагу, старые шины, текстиль и, в частности, пластмассы, которые утилизируются без токсичных побочных продуктов.
Калифорнийский стартап Ways2H (совместное предприятие американской Clean Energy Enterprises и японской Japan Blue Energy Corporation (JBEC) ) утверждает, что сможет перерабатывать бытовой мусор в чистый водород, предлагая при этом «углеродно-негативное» решение.
Компания планирует принимать твердые бытовые отходы (ТБО) — мусор, выбрасываемый домохозяйствами и предприятиями, а также самый проблемный ресурс- пластмассы и опасные медицинские отходы — и превращать их в водород , при этом решая проблему кризиса отходов. Причём стоимость такого водорода будет ниже, чем зелёного H2, произведённого электролизом с помощью возобновляемых источников энергии, заявляют авторы технологии.Одна из причин, по которой стоимость водорода в Ways2H является относительно низкой, заключается в том, что сырье имеет отрицательную стоимость. Предлагаемая технология, по утверждению авторов, связана с термической обработкой, но не является сжиганием, которое сопровождают опасные выделения и смола. Компания также ведет переговоры с калифорнийскими медицинскими центрами о разработке проектов, которые позволили бы преобразовывать медицинские отходы, включая все средства индивидуальной защиты, в водород.
Еще одна причина для преобразования ТБО, которые содержат более 50% биомассы, в водород, состоит в том, что свалки являются крупным источником метана — парникового газа, который в 84 раза более вреден для климата, чем CO2 (в перспективе 20-ти лет). Использование этой биомассы означает, что этот метан не будет выбрасываться в атмосферу.
Интенсивное развитие процесса энергетической переработки сопряжено и снекоторыми опасениями и рисками.
Основные это:
- если нет культуры раздельного сбора , то невозможно гарантировать безопасность процесса и его экологичность может быть сведена к нулю;
- может понизить мотивацию людей в стремлении оптимизировать потребление; - уменьшает стимулы развития других зеленых источников;
Ведь наибольший вклад в энергосбережение и сокращение выбросов парниковых газов принадлежит предотвращению образования отходов и рециклингу.
#переработка мусора #энергетика #водород #экология #технологии #мусор
Наш журнал - https://energy.s-kon.ru
