Сейчас в мире стоит острая экологическая проблема. Ежедневно, даже можно сказать - ежечасно возрастает количество бытовых и промышленных отходов жизнедеятельности человека. Горы мусора растут с огромной скоростью по всей планете. В последнее время в мире экологическим проблемам стало уделяться большое внимание. В среднем каждый человек за день образует около 1-2 кг бытовых отходов, однако в год это составляет сотни миллионов тонн. Человек за свою жизнь использует большое количество вещей; став ненужными, они превращаются в мусор, как и упаковки от этих вещей. Так ли прекрасна наша планета, когда она завалена грудами мусора; как сохранить красоту планеты
Одним способ решения проблем является применение плазмы. Плазма уже используется для переработки твердых бытовых отходов, радиоактивных отходов, для очистки воды а также может использоваться для добычи электроэнергии. Ведущие российские университеты и компании такие как МИФИ, Роснано, вплотную занялись вопросом о использовании плазмы в переработке ТБО.
Что же такое плазма и чем отличается от газа?
плазма - это четвертое состояние вещества, после твердого, жидкого и газообразного.
Сравнительная таблица свойств плазмы и газа
Плазма
Газ
Большая электропроводность
Диэлектрик
Высокая температура существования
Существует и при минусовых температурах
Не имеет формы и объема
Не имеет формы и постоянного объема
Состоит из частиц разного рода (ионов, электронов, нейтральных частиц)
Состоит из подобных друг другу частиц
Свечение
-
Сильное взаимодействие с электрическим и магнитным полями
-
Виды плазмы
По происхождению:
Земная Она заполняет межгалактическое, межзвёздное и межпланетное пространство, а также составляет основу звёзд, включая Солнце. Молнии во время гроз также являются плазмой, возникающей при сильной электризации облаков. Ионосфера вокруг Земли, которая ионизируется космическими лучами, также превращается в плазму. Полярное сияние возникает, когда солнечный ветер, исходящий от Солнца, ударяет по полюсам планеты и возбуждает атомы и молекулы ионизированных газов, заставляя их светиться.
Искусственная
Человек научился применять плазму себе во благо. В фантастических романах плазма используется разнообразно – от оружия и двигателей до плазменных форм жизни. Она создается в лабораторных условиях или в промышленных установках.
По степени ионизации
Слабо ионизированная плазма (частично ионизированная) Слабо ионизированная плазма характеризуется низкой степенью ионизации. концентрация заряженных частиц (электронов и ионов) значительно меньше концентрации нейтральных частиц .Степень ионизации составляет менее 1%.
Частично ионизированная плазма - степень ионизации от 1% до 100%. Пример - плазма в лампе накаливания.
Полностью ионизированная (высокотемпературная) плазма - все атомы полностью ионизированы. Встречается на Солнце и при термоядерных реакциях
Способы получения
Термическая ионизация - нагрев газа до очень высоких температур
Электрический разряд - создание электрического поля высокой напряженности
Ионизирующее излучение - использование электромагнитных излучений (ультрафиолетовых, рентгеновских или гамма-лучей)
А как же она применяется в переработке ТБО
Переработка бытовых отходов, с помощью плазменнойгазификации
Принцип работы
Первоначально в рециркуляции участвуют дымовые газы, которые получаются от сжигания древесного топлива в газификаторе для создания катализатора.
1.Катализатор в виде древесной золы способствует формированию высококалорийного газа в газификаторе.
2.Турбулентный поток создаётся системой рециркуляции через газоходы, при этом молекулы газа ионизируются за счет трения о стенки газификатора, изолированные от земли. При столкновении в потоке рециркуляции разно заряженных молекул газа происходит искровой разряд с температурой в искре не менее 3000 град С, что приводит к резкому повышению температуры.
3.Влага из топлива или отдельно подаваемая в газификатор в виде пара распадается в искровом разряде на водород и кислород. Водород участвует в образовании углеводородного газа, некоторое количество его сгорает, повышая температуру газификации.
4.После достижения заданных параметров созданной плазмы в газификатор подаются отходы. отходы полностью сжигаются при температуре до 10 000 град С.
5.На выходе газификатора образуются экологически безопасные, химически инертные шлаки.
Преимущества
-За счет высокой температуры в плазматроне получается продукт по составу примерно как природный газ
-Полученный газ не выпускается в атмосферу, а направляется на выработку энергии
-Отходы не приходится сортировать и сушить, плазменная технология не требует какой-либо пред утилизационной подготовки
-Переработка отходов 1-5 класса
-Не нужны дорогостоящие сменные электроды и фильтры
-Срок службы 30 лет
-Климатически условия от -50°С до +50
Компостирование
Компостирование:
Преимущества
1. Уменьшение объема отходов: компостирование позволяет значительно сократить количество отходов, которые отправляются на свалку или сжигаются.
2. Улучшение почвы: компостирование создает питательный и богатый гумусом компост, который может быть использован для улучшения качества почвы, повышения ее плодородия и увеличения урожайности.
3. Снижение затрат на удобрения: использование компоста вместо химических удобрений помогает сэкономить деньги и снизить негативное воздействие на окружающую среду.
4. Сокращение выбросов парниковых газов: компостирование органических отходов помогает уменьшить количество метана, который образуется при разложении органического материала на свалках.
5. Поддержание биоразнообразия: компостирование способствует сохранению биоразнообразия, так как позволяет избежать высыпания вредных веществ в почву и водные источники.
Недостатки
1. Запахи: во время процесса компостирования могут возникать неприятные запахи, особенно если не соблюдаются правила компостирования или используются неправильные материалы.
2. Привлечение вредителей: компост может привлекать насекомых, грызунов и других вредителей, что может создавать проблемы, особенно если компост размещен близко к дому.
3. Необходимость контроля и ухода: для успешного компостирования требуется регулярный уход, включая периодическое переворачивание компоста, контроль влажности и температуры.
4. Время и трудозатраты: процесс компостирования может занять от нескольких месяцев до года, в зависимости от условий и типа материалов. Это требует времени и усилий для поддержания процесса.
5. Не все отходы подходят для компостирования: не все органические отходы могут быть скомпостируемыми, например, мясо, рыба, молочные продукты и некоторые другие материалы могут привести к нежелательным последствиям при компостировании.
6. Возможность загрязнения: при неправильном компостировании или использовании загрязненных материалов можно загрязнить почву и окружающую среду токсичными веществами.
Перерабатывать мусор экономически выгодно, такой подход позволит получать России около 2-3 млрд. долларов в год.
К примеру, перерабатывающий завод, построенный «с нуля», окупится уже через 3 года.
С точки зрения окупаемости, раздельная переработка мусора немного выгоднее, но сравнима с компостированием.
К сожалению, в нашей стране переработка мусора находится на начальном этапе развития.
Вывод
Метод имеет существенный минус, в камере газификации сгорает и разлагаемый мусор, который подлежит вторичной переработки, бумага, пищевые отходы ( удобрения).Сейчас уже существуют компании которые предлагают технологические решения в сфере переработки ТБО плазменной газификацией такие как Эпос-Инжиниринг и тд. Технология компостирования имеет ряд преимуществ, наилучшем решением проблемы, будет объединение этих двух способов утилизации. Итог моего проекта является статья.