Нехватка мест для утилизации твердых бытовых отходов является растущей проблемой во многих частях мира. В отчете организации SWEEP говорится, что американские свалки могут исчерпать свои возможности менее чем через два десятилетия.
Но свалки — не единственный способ утилизации мусора, и некоторые регионы обращаются к программам «отходы в энергию» для улучшения практики управления отходами. Давайте рассмотрим, как работают заводы по переработке отходов в энергию (WTE) и как они сравниваются с другими методами производства энергии.
Можно ли использовать свалки для получения энергии?
Полигоны используются для хранения твердых бытовых отходов, или ТБО. Свалки плотно закрыты, поэтому они не пропускают токсичные соединения в воздух или почву. Но при разложении органических веществ образуется метан — один из видов природного газа.
Метан вносит большой вклад в изменение климата. Он также легко воспламеняется, и его необходимо отводить со свалки, чтобы предотвратить его накопление.
Поскольку метан также может быть использован как вид энергии, имеет смысл сжигать его для получения электричества. Это уменьшает количество сжигаемого ископаемого топлива и сокращает выбросы парниковых газов в атмосферу.
Дают ли свалки энергию?
Свалки естественным образом производят энергию разложения — тепло, выделяемое бактериями при расщеплении органических отходов. Но проекты по использованию энергии свалки не улавливают эту энергию напрямую. Вместо этого они сжигают газ, который выделяется в качестве побочного продукта процесса разложения.
Этот вид природного газа называется свалочным газом (LFG) и состоит из метана и углекислого газа. В отличие от других видов природного газа, на образование которых уходят миллионы лет, свалочный газ образуется относительно быстро и считается возобновляемым источником энергии.
Как отходы со свалок превращаются в энергию?
Самый простой способ превращения отходов свалок в энергию — это улавливание выделяемого ими газа метана и использование его для выработки энергии на электростанции.
Другой способ — переработка отходов с помощью биогазовой системы. Этот вариант позволяет отказаться от свалки в пользу компостирования бытовых отходов в анаэробном реакторе. Это позволяет лучше контролировать процесс утилизации отходов и устраняет некоторые химические вещества, которые могут накапливаться на свалке.
Третий вариант — сжигание, при котором отходы вообще не разлагаются бактериями. Вместо этого они сжигаются на установке по переработке отходов в энергию, которая преобразует их в электричество.
Что такое газификация?
Газификация — это еще одна система преобразования отходов в энергию, которая может быть использована для превращения органических веществ в газ. Основное отличие заключается в том, что газификация не использует сжигание (т.е. горение), поэтому она не производит те же виды выбросов, что и сжигание.
Газификация требует высокой температуры и высокого давления, при этом образуется сингаз, который затем может быть использован для производства синтетического природного газа.
Что такое пиролиз?
Пиролиз — это еще одна технология, используемая для превращения органических веществ в топливо, а не непосредственно в электроэнергию. Пиролиз производит такие продукты, как биомасло и биосахар, и требует высоких температур в диапазоне 900°F (500°C) или выше.
Можно ли превратить пищевые отходы в энергию?
Да, пищевые отходы можно перерабатывать с помощью системы «отходы в энергию». По данным Института изучения окружающей среды и энергетики, «пищевые продукты следует отправлять на свалки в самом крайнем случае». Наиболее эффективным вариантом является переработка с помощью анаэробного сбраживания.
Этот метод можно использовать для получения энергии из пищевых отходов, отходов животноводства и другого сырья. («Сырье» означает тип вещества, которое помещается в систему).
Различные виды сырья разлагаются с разной скоростью, а высокая температура может ускорить этот процесс. Помимо биогаза, этот тип установок ВТЭ может производить удобрения, биотопливо и многое другое.
Можно ли сжигать мусор для выработки электроэнергии?
Мусоросжигание имеет плохую репутацию из-за того, что оно ассоциируется с загрязнением воздуха. Однако сжигание мусора для получения энергии — более распространенное явление, чем вы думаете, а новые энергетические технологии позволили снизить некоторые экологические последствия.
Этот метод получения энергии особенно распространен в Европе. В одной только Дании ежегодно сжигается до 3,8 миллиона тонн мусора — и у нее уже не хватает собственного мусора для удовлетворения потребностей в энергии!
Сжигание отходов отличается от энергии биомассы, при которой растительные материалы, такие как дерево и солома, сжигаются для производства электроэнергии.
Опасно ли получение энергии из мусора?
Поскольку свалки содержат все виды бытовых отходов, естественно задаться вопросом, безопасно ли использовать мусор для производства электроэнергии.
Прежде всего, следует помнить, что опасные отходы, такие как химикаты, используемые в производстве, не должны выбрасываться на свалки. Хотя свалки и содержат некоторые токсичные вещества, муниципальные свалки не должны использоваться для захоронения таких отходов, как медицинские или ядерные отходы.
Во-вторых, на заводах ВТЭ используются более совершенные методы борьбы с загрязнением, чем это было даже несколько десятилетий назад. Они включают угольные фильтры и другие технологии для очистки дымовых газов от тяжелых металлов, диоксинов и твердых частиц.
В результате процесса сжигания обычно образуется 20% «донной золы» — нетоксичного вещества, которое можно безопасно использовать для захоронения отходов, и около 5% «летучей золы» — токсичного вещества, которое должно быть удалено и утилизировано отдельно.
Несмотря на эти меры предосторожности, все еще существуют некоторые опасения по поводу выбросов, производимых станциями ВТЭ, особенно в жилых районах.
Какова роль преобразования отходов в энергию в восстановлении ресурсов?
Одним из преимуществ ВТЭ как части системы управления твердыми отходами является возможность восстановления ресурсов, которые в противном случае были бы потеряны.
Мусоросжигательные заводы обычно сжигают пластик и органические вещества и оставляют металл, который затем можно собрать и вернуть в производственную систему.
Заводы по переработке отходов в энергию в США ежегодно извлекают до 700 000 тонн металла, снижая необходимость добычи или приобретения этих материалов из других источников.
Насколько эффективны заводы по переработке отходов в энергию?
По мнению большинства, лучше повторно использовать и перерабатывать отходы, чем отправлять их на заводы по переработке отходов в энергию. Тем не менее, для тех вещей, которые не могут быть переработаны, ВТЭ является удивительно энергоэффективным вариантом.
Главное преимущество заключается в том, что она сокращает количество отходов, отправляемых на свалки, и уменьшает количество ископаемого топлива, которое мы в противном случае сжигали бы для производства электроэнергии.
По данным CNBC, в США насчитывается около 1 450 свалок и только 76 заводов по переработке отходов, большинство из которых расположены на северо-востоке. Это означает, что мусор из других регионов страны приходится доставлять туда для переработки, что увеличивает его углеродный след.
Является ли свалочный газ возобновляемым ресурсом?
Газ со свалок часто называют возобновляемым природным газом (RNG), потому что мы можем продолжать производить его до тех пор, пока у нас есть мусор для сжигания. В отличие от ископаемых видов топлива — как только мы их используем, они исчезают — свалочный газ легко доступен во всем мире.
Однако всеобщего согласия нет. В некоторых штатах системы преобразования отходов в энергию рассматриваются как возобновляемый ресурс, а в других — нет.
Является ли свалочный газ чистой энергией?
Точно так же существуют некоторые разногласия по поводу того, является ли свалочный газ «чистой энергией». Хотя он значительно лучше альтернатив, таких как потребление нефти и угля, он все же выделяет некоторые токсины и выбросы в окружающую среду.
Критики опасаются, что это может снизить стимулы к переработке отходов, и что нам следует сосредоточиться на уменьшении количества производимого мусора, а не на его сжигании.
Тем не менее, эта технология может сыграть определенную роль в «циркулярной экономике», в которой наши отходы используются с пользой, а не просто выбрасываются на свалку.
