Назад к списку
«Свалочная» альтернатива.

Современные российские города - это серьезный источник мусора, особенно упаковочного материала.  И это понятно: упаковка - не­пременный атрибут рыночной экономики, она, как и реклама, помогает продавать товар. Объем твердых бытовых отходов (ТБО) сейчас составляет свыше 400 млн тонн в год. По некоторым оценкам, в советские времена каждый россиянин «про­изводил» в 10 раз меньший объем мусора из упаковок, чем средний ев­ропеец. Теперь это соотношение практически выровнялось. Только в Москве еже­годно образуется более 15 млн тонн промышленных и бытовых отходов, 80% из них перерабатывается, а вывозится на десятки подмосков­ных полигонов.Что такое полигон ТБО или, говоря, свалка? 


Это прежде всего процесс гниения, с разложением органических веществ (говоря научным языком, биоконверсия органического вещества с участием метаногенного сообщества организмов). Накапливаясь в толще свалки в условиях ограниченного доступа кислорода органические вещества под действием ес­тественных метанобразующих бактерий подвергаются процессу анаэробной фер­ментации с образованием так называемо­го биогаза (смеси метана и углекислого газа). Биогаз постепенно просачивается через толщу свалки и попадает в атмос­феру Земли. Образование биогаза в слое отходов начинается через три года после засыпки свалки и может продолжаться десятилетиями. Первые 15—20 лет 1 м3ТБО при разложении выделяет 1 — 1,5 м3биогаза в год. Удельный выход газа при этом составляет 120—200 м3 на тонну ТБО. В дальнейшем интенсивность выде­ления биогаза резко сокращается. Период полного разложения составляет около 50 лет. Выделение биогаза зависит от многих параметров: влажности, темпера­туры, плотности, состава, кислотности и т.д. Метанобразующие микроорганизмы появляются в ТБО при влажности более 70%, температуре более 30 °С, значении водородного показателя рН больше 7. Оптимальные условия для выделения газа: температура ТБО - 35-40 °С, влажность — 90—96%. «Свалочный газ», его средняя калорийность состав- 5500 ккал на 1 м3. Сейчас в мировой практике закладка новых сва­лок ТБО сразу сопровождается созданием оборудования для последующего сбора и утилизации биогаза.Биогаз, образующийся на свалке, мож­но использовать как топливо для котлов и печей, а после соответствующей очист­ки — как топливо для газовых двигателей и турбин с целью получения электроэнергии и тепла. Содержание метана в «свалочном газе» можно повысить до 94—95% для использования в газовых сетях общего назначения. Если биогаз не используется, то для предотвращения эмиссии метана в атмосферу обычно предусматривают его факельное сжигание. Заметим, что в результате сжигания «свалочного газа» с целью получения энергии при окислении (СН4+ 20,= С02+ 2Н,0) одна молекула метана образует одну молекулу диоксида углерода, что уменьшает парниковый эф­фект, который мог бы проявиться при выде­лении метана, примерно в двадцать раз.Но, не все так просто, как кажется на пер­вый взгляд, - есть и проблемы. Во-первых, биогаз выделяется неравномерно в течение года: основное количество выделяется летом, а зимой, в период отопительного сезона, он практически не выделяется. Во-вторых, свалка представляет собой биохимический реактор со стенками из уплотненной глины, которые в состоянии выдерживать только незначительный пере­пад давления. Этот перепад не может обес­печить значительную скорость транспор­тировки биогаза к коллектору. В-третьих, наличие вредных и балластных примесей в составе биогаза требует его предвари­тельной подготовки перед применением в газовых турбинах и двигателях внутреннего сгорания. В-четвертых, биогаз выделяется в незначительных (для эффективного использования) количествах — 1—1,5 м3/ год с 1 м3 отходов, что делает невыгодным получение его с небольших свалок.Возможно, отчасти и по этим причинам биогаз в России сегодня практически не используется. На действующих 1300 по­лигонах ТБО ежегодно складируется свыше 40 млн тонн отходов, которые дают 1,1 млрд м3 «свалочного газа». В рамках российско-голландского проекта в 1995— 1997 годах на полигонах «Дашковка» и «Каргашино» в Московской области были построены две пилотные уста­новки по добыче и утилизации биогаза. Результаты их эксплуатации показали, что на среднем полигоне в условиях Подмосковья образуется до 600-800 м3/ч биогаза, что позволяет вырабатывать 3500—4400 МВт-ч/год электроэнергии.Во многих развитых странах био­газ используется достаточно активно. В США его ежегодно добывается свыше 0,5 млрд м3, в Германии - 400 млн м3 газа, в Великобритании - 200 млн м3, в Нидерландах — 50 млн м3, во Фран­ции - 40 млн м3, в Италии - 35 млн м3, в Дании - 5 млн м3. На одной из свалок вблизи Парижа построена био-ТЭС, использующая биогаз, эмиссия которого составляет 1500 м3 в сутки.На этом можно было бы и поставить точку, если бы не одно обстоятельство.По данным Н. М. Бажина. в атмосфере существуют «реакции, приводящие к вы­воду (из нее. — С. Г.) метана, в результате которых образуется по одной молекуле формальдегида и воды и две молекулы озона... В итоге вместо одной исчезнувшей в атмосфере молекулы метана возникает 3,5 молекулы озона и 0,5 радикала ОН». Возможно, выброс метана способствует сокращению озоновых дыр, и неизвестно, что больше повлияло на их уменьшение в конце 1990-х годов (над Антарктидой или Якутией) — возросшие выбросы метана или подписание Монреальского прото­кола по веществам, разрушающим озоно­вый слой, 1987 года. Поэтому возникает естественный вопрос: так ли уж вредны выбросы метана в глобальном масштабе, как это нам сейчас представляется?А теперь, о сжигании мусора.Хотя первые мусоросжигательные за­воды появились в XIX веке (в 1870 году был построен завод в Лондоне), актив­ное их строительство началось столетие спустя в связи с энергетическим кризи­сом 1970-х годов. Тогда десятки новых мусоросжигательных заводов, ставших поставщиками энергетического сырья для городского хозяйства, появились в Мадриде, Лондоне, Берлине и в странах с малой территорией и высокой плотнос­тью населения. Если в 1992 году в мире насчитывалось около 400 мусоросжигательных заводов, то уже через четыре года их стало в пять раз больше.В Дании мусоросжигательные заводы являются составной частью снабжения населения электроэнергией и теплом и дают городам примерно 3% элект­роэнергии и 18% тепла. В Голландии на свалки вывозится только около 3% отходов, поскольку в стране с 1995 года действует специальный налог на отходы, которые вывозятся на свалки. Он состав­ляет сейчас 85 евро за тонну отходов и де­лает свалки экономически неэффектив­ными. Поэтому основная масса отходов перерабатывается, а часть превращается в электроэнергию и тепло.Для Германии считается наиболее эффективным строительство промыш­ленными предприятиями собственных ТЭЦ. использующих отходы производ­ства. Наиболее характерен такой подход для предприятий химической, бумажной и пищевой промышленности. В этой стране ежегодно создается до 8 млн тонн отходов, которые могут быть использо­ваны для производства электроэнергии и тепла. Однако из этого количества находит применение только 3 млн тонн. Надо сказать, что ситуация с утилизацией му­сора радикально изменилась здесь только в 2005 году, когда были приняты законы, запрещающие неконтролируемую свалку отходов. Только после этого бизнес на мусоре стал рентабельным. Сегодня в Германии ежегодно необходимо перера­батывать примерно 25 млн тонн мусора, а действует только 70 заводов мощностью 18,5 млн.«Зеленые» пугают москвичей диок­синами, якобы поступающими в ат­мосферу в результате сжигания мусора. Действительно, если сжигать пласти­ковые бутылки, например, в костре на даче — вы рискуете получить диоксиновое загрязнение участка. Но если те же бутылки сжигать при температуре выше 1200—1400 °С с многократной очисткой выбросов (диоксины разлагаются уже при температуре 750-800 °С) - опасного загрязнения не будет.Сегодня Россия начинает строить свои мусоросжигательные заводы, а не закупать на Западе по дешевке уже от­работавшие свой срок, как было в 1990-е годы с испанскими заводами. Совре­менные мусоросжигательные заводы — чистые, высокоавтоматизированные производства с красивыми зданиями. И, как показывает пример Монако или МСЗ № 2 в Москве, они могут прекрасно вписываться в городскую среду.При переработке одной тонны быто­вых отходов получается650 кггазооб­разных отходов и 240—300 кг твердого вещества в виде шлаков, в том числе 20—40 кг металлов. 20—30 кг отходов очистки дымовых газов, образующихся при сжигании бытовых отходов (в за­висимости от примененной технологии очистки). С технической точки зрения предприятия по сжиганию ТБО могут быть небольшой мощности и сжигать только несколько тысяч тонн в год. Но в этом случае трудно обеспечить стабильную работу завода, особенно при неравномерных поставках отходов хотя бы в течение суток, когда изменяется температурный режим, что приводит к разрушению топочной камеры и резко сокращает межремонтный срок.Практикой доказано, что минималь­ная мощность рентабельного мусоро­сжигательного завода должна равняться 30000 т/год, при том что увеличение мощности весьма положительно сказыва­ется на экономических показателях пред­приятия до 100 000 т/год и этот эффект продолжает действовать до мощности 300 000 т/год. Затраты на эксплуатацию завода мощностью свыше 300 000 т/год резко возрастают за счет стоимости до­ставки отходов на большое расстояние. В мировой практике таких заводов очень мало. Самыми крупными во Франции предприятиями по переработке отходов являются предприятия фирмы Syctom, оторая обслуживает Париж и многие прилегаюшие к нему коммуны. Каждый завод здесь имеет в среднем годовую мощность около 300 000 т. Самые совре­менные предприятия большой мощности или предприятия, перерабатывающие бытовые отходы с высокой теплотворной способностью, могут производить до 600 и даже до 700 кВтч электроэнергии с каждой тонны бытовых отходов, а при па­рогазовом цикле - и до 1200 кВт ч тепла.Потребление энергии для собственных нужд предприятия составляет примерно 20% производимой энергии, или 90 кВт ч электроэнергии; эта цифра уменьшается на 15% при увеличении мощности пред­приятия на каждые 100 000 т годового объема переработки.Технологическое оборудование совре­менных предприятий позволяет выраба­тывать электроэнергию и без производ­ства используемого тепла и, наоборот, — получать большое количество тепла. Однако если стремиться максимально использовать энергию в форме тепла, то оказывается невозможным использовать всю получаемую при сжигании энергию, так как выходящие из печи дымовые газы имеют столь высокую температуру, что давление полученного пара должно быть понижено перед его использованием в качестве источника тепла. Иначе говоря, выгоднее производить электроэнергию при технической возможности пони­жения давления; произведенная таким способом электроэнергия может быть использована на нужды предприятия, что еще больше повысит эффективность мусоросжигания.Опыт западных стран показывает, что мусоросжигательные заводы при правильной их эксплуатации (т.е. с проведением предварительной сортировки мусора, соблюдением технологий) совершенно безвредны для окружающей среды. В Вене такой завод находится буквально в 200 метрах от университета, в Париже 80% всей энергии, потребляемой жилишно-коммунальным хозяйством, производится именно на мусоросжига­тельных заводах.