Genbrug af affald, en måde at generere energi og redde jorden. Energi fra affald - ubegrænset brændstof Madspild til energi

MUndervisningsministeriet i Republikken Belarus

EE "Hviderussisk statsborger Tekniske Universitet»

Prøve ved disciplin

ENERGIBESPARELSE

EMNE: "Metoder til at få energi fra affald"

Afsluttet

Alekhno O.N.

Tjekket

Lashchuk E.G.

Minsk 2008

Introduktion………………………………………………………………………………………………...3

1. Brændstofforbrug af kommunalt fast affald (MSW)………………4

2. Biogasteknologi til behandling af husdyraffald……..……..9

3. Energiforbrug af vandbehandlingsaffald i kombination med fossile brændstoffer………………………………………………………………..16

Konklusion……………………………………………………………………………………………….……19

Referencer……………………………………………………………………… 20

INTRODUKTION

I På det sidste V forskellige lande Der søges aktivt efter energikilder, der er alternative til fossile brændstoffer. For Hviderusland er dette problem ikke akut, men det er værd at bemærke, at i lande med højt udviklede energisektorer, der har deres egne ressourcer, udfører specialister sådan forskning. Blandt effektive måder at få energi kan være at få energi fra affald.

Generelt skal det bemærkes, at dette problem er mangefacetteret, fordi der er en enorm mængde affald, og de er alle forskellige. Derfor er det umuligt at dække alt i ét værk. For at dække emnet om måder at få energi fra affald på, vil jeg forsøge kun at dække nogle få af dem:

For det første muligheden for at bruge fast husholdningsaffald som brændstof;

For det andet biogasteknologiens muligheder til behandling af husdyraffald;

For det tredje energiforbruget af vandbehandlingsaffald i kombination med fossile brændstoffer.

1. Brændstofforbrug af kommunalt fast affald (MSW).

En af de effektive måder at skaffe energi i fremtiden kan være brugen af ​​kommunalt fast affald (MSW) som brændsel. Fordelen ved husholdningsaffald er, at du ikke behøver at lede efter det, du behøver ikke at mine det, men under alle omstændigheder skal det destrueres - hvilket kræver en stor indsats. Penge. Derfor giver en rationel tilgang her ikke kun mulighed for at opnå billig energi, men også at undgå unødvendige omkostninger.

Den målrettede industrielle brug af kommunalt fast affald som brændstof begyndte med konstruktionen af ​​det første "forbrændingsanlæg" nær London i 1870. Den aktive brug af fast affald som energiråvare begyndte dog først i midten af ​​1970'erne på grund af den tiltagende energikrise. Det blev beregnet, at der ved afbrænding af et ton affald kan opnås 1300-1700 kW/h termisk energi eller 300-550 kW/h elektricitet.

Det var i denne periode, at opførelsen af ​​store affaldsforbrændingsanlæg begyndte i Madrid, Berlin, London, samt i lande med et relativt lille areal og høj befolkningstæthed. I 1992 var der omkring 400 anlæg i verden, der brugte forbrænding af fast affald til at producere damp og generere elektricitet. I 1996 nåede deres antal 2.400.

I vores land termisk behandling Fast affald begyndte i 1972, da 10 førstegenerations affaldsforbrændingsanlæg blev installeret i otte byer i USSR. Disse anlæg havde stort set ingen gasrensning og brugte næsten ingen genereret varme. I øjeblikket er de forældede og opfylder ikke moderne miljøkrav. I denne henseende er de fleste af disse fabrikker lukket, og resten er genstand for genopbygning.

Tre sådanne virksomheder blev bygget i Moskva. Affaldsforbrændingsanlæg nr. 2 (MSZ-2) blev bygget i 1974 til at brænde usorteret kommunalt fast affald i en mængde på 73 tusinde tons om året. Den havde to teknologiske linjer, herunder kedler fra det franske firma KNIM og elektriske udskillere.

Moskva-regeringens beslutning om at rekonstruere MSZ-2 krævede en forøgelse af anlæggets kapacitet til 130 tusinde tons affald om året og samtidig reducere mængden af ​​skadelige emissioner i miljø og derved forbedres miljøsituationen på virksomhedens område. For at løse denne opgave blev det franske firma KNIM igen involveret, som skulle udvikle og levere tre moderniserede teknologiske linjer med en kapacitet til forbrændt fast affald på hver 8,33 t/t.

Derudover var det planlagt at bruge varmen fra afbrænding af kommunalt fast affald til at generere elektricitet.

Baseret på resultaterne af driften af ​​den rekonstruerede første fase af anlægget, bestående af to produktionslinjer, kan det konstateres, at alle ovenstående krav er opfyldt, nemlig:

1. Produktiviteten af ​​MSZ blev øget til 80 tusinde tons fast affald om året, og med idriftsættelsen af ​​den tredje teknologiske linje - op til 130 tusinde tons om året.

2. Emissioner af dioxiner og furaner blev reduceret til europæiske standarder (0,1 ng/nm3): for det første ved at optimere affaldsforbrændingen på en Martin-rist; for det andet ved at øge højden af ​​kedelovnen, hvilket sikrer den nødvendige to-sekunders ophold af røggasserne ved en temperatur over 850°C til nedbrydning af dioxiner til furaner dannet under forbrændingen; og for det tredje på grund af introduktionen af ​​aktivt kul i røggasserne, som absorberer sekundært dannede dioxiner.

3. Europæiske standarder for rensning af røggasser fra S02, HCl, HF er sikret takket være installationen af ​​en "halvtør" reaktor i det teknologiske system for fast affaldsforbrænding og indføring af kalkmælk fremstillet af fnug i den en sprøjteturbine Høj kvalitet.

4. Ved at installere et posefilter opnåedes en høj grad af rensning af røggasser fra flyveaske og gasrensningsprodukter: Støvkoncentrationen er mindre end 10 mg/nm3.

5. Takket være anvendelsen af ​​nitrogenoxid (NOx) undertrykkelsesteknologi udviklet af Statens Akademi olie og gas opkaldt efter. I.M. Gubkin, de opnåede indikatorer for deres emissioner er på niveau med de bedste udenlandske prøver (mindre end 80 mg/nm3).

6. Under ombygningen af ​​anlægget blev der installeret tre turbogeneratorer med en kapacitet på hver 1,2 MW, som sikrede dens drift uden ekstern strømforsyning, med overførsel af overskydende energi til bynettet.

7. Ledelse teknologisk proces affaldsforbrænding udføres af en operatør fra en automatiseret arbejdsstation. Automatiseret proceskontrolsystem er samlet system kontrol og styring af både hoved- og hjælpeudstyr på anlægget.

Et grundlæggende nyt affaldsforbrændingsanlæg til Rusland med en kapacitet på 300 tusinde tons fast affald om året blev bygget i Moskva i begyndelsen af ​​2000'erne. Anlægget består af afdelinger for klargøring og sortering af affald, afbrænding af ikke-genanvendeligt fast affald, rensning af røggasser fra skadelige urenheder, aske- og slaggebehandling, kraftaggregat og andre hjælpeafdelinger. Anlæggets teknologiske skema til behandling af den ikke-genanvendelige del af affaldet omfatter tre teknologiske linjer med fluid bed-ovne, kedler med en kapacitet på 22-25 t/t, gasrensningsudstyr og to turbiner på hver 6 MW.

Anlægget har indført manuel og mekanisk sortering af fast affald og knusning heraf. Teknologien gør det for det første muligt at udvælge værdifulde råvarer til sin genbrug for det andet at vælge fødevarefraktionen af ​​affald til efterfølgende kompostering; for det tredje skal du vælge råvarer, der repræsenterer miljøfare når brændt; og endelig forbedre den termiske og miljømæssige ydeevne af råmaterialer beregnet til forbrænding. Takket være dette præparat når den lavere brændværdi af fast affald 9 MJ/kg, og med hensyn til indholdet af aske, fugt, svovl og nitrogen svarer egenskaberne praktisk talt til egenskaberne for brunkul nær Moskva.

Det skal dog bemærkes, at de lave dampparametre, der anvendes i husholdningsaffaldsforbrændingsanlæg, reducerer de specifikke indikatorer for elproduktion betydeligt sammenlignet med dampkraftværker. Anvendelsen af ​​lignende kraft- og dampparametre i affaldsforbrændingsanlæg er begrænset af råvarens egenskaber: klumpbrændsel, lavt smeltepunkt for aske og de korrosive egenskaber af røggasser produceret under forbrænding.

En væsentlig forøgelse af effektiviteten ved at anvende fast affald som brændsel til at generere elektricitet og opnå specifikke indikatorer tæt på kommercielt anvendte termiske kraftværker kan tilsyneladende opnås ved delvis udskiftning af energibrændsel med husholdningsaffald.

I dette tilfælde, når der brændes brunkul på termiske kraftværker, er det tilrådeligt at bruge forovne til afbrænding af kommunalt fast affald med retningen af ​​de røggasser, der produceres i forovnen, ind i forbrændingsrummet i den eksisterende kedelenhed. Ved afbrænding af naturgas på termiske kraftværker er det tilrådeligt at bruge en installation til forgasning af fast affald med efterfølgende rensning af det resulterende produkt - gas og dets forbrænding i ovne i kedler, der arbejder på naturgas. Et dampkraftværk brugt på termiske kraftværker, som har været brugt i årevis, er bevaret i sin oprindelige form.

Det vil sige, at det foreslås at udvikle et kombineret (integreret) layout af termiske kraftværker til forbrænding naturligt brændstof og fast husholdningsaffald. Andelen af ​​fast affald i form af varme kan være cirka 10 % af kedlens termiske effekt. I dette tilfælde, kun på grund af øgede dampparametre og øget effekt af kedler og turbiner, vil effektiviteten af ​​at bruge husholdningsaffald stige med 2-3 gange.

Vigtig økonomisk effekt kan opnås ved at reducere kapitalinvesteringer gennem brug af eksisterende infrastruktur på termiske kraftværker og reducere omkostninger til gasrensningsudstyr.

Vigtig økonomisk faktor er det også energi brændstof, herunder brunkul, som har næsten tilsvarende energiindikatorer som kommunalt fast affald, skal købes, men fast affald modtages tværtimod med et pengetillæg.

For at løse problemet med begrænsede fossile brændstoffer arbejder forskere verden over på at skabe og kommercialisere alternative energikilder. OG vi taler om ikke kun om de kendte vindmøller og solpaneler. Gas og olie kan erstattes af energi fra alger, vulkaner og menneskelige trin. Recycle har udvalgt ti af fremtidens mest interessante og miljøvenlige energikilder.

Joule fra drejekors

Tusindvis af mennesker passerer hver dag gennem tællere ved indgangen til banegårde. På én gang kom flere forskningscentre rundt om i verden på ideen om at bruge strømmen af ​​mennesker som en innovativ energigenerator. Det japanske selskab East Japan Railway Company besluttede at udstyre alle tællekors på jernbanestationer med generatorer. Installationen fungerer på en togstation i Tokyos Shibuya-distrikt: piezoelektriske elementer er indbygget i gulvet under drejekorserne, som genererer elektricitet fra det tryk og de vibrationer, de modtager, når folk træder på dem.

En anden "energidrejekors"-teknologi er allerede i brug i Kina og Holland. I disse lande besluttede ingeniører ikke at bruge effekten af ​​at presse piezoelektriske elementer, men effekten af ​​at skubbe drejekorshåndtag eller drejekorsdøre. Konceptet for det hollandske firma Boon Edam går ud på at udskifte standarddøre ved indgangen til indkøbscentre(som normalt arbejder på et fotocelleanlæg og begynder at spinde selv) på dørene, som den besøgende skal skubbe og dermed producere strøm.

Sådanne generatordøre er allerede dukket op i det hollandske center Natuurcafe La Port. Hver af dem producerer omkring 4.600 kilowatt-timer energi om året, hvilket ved første øjekast kan virke ubetydeligt, men fungerer som et godt eksempel på en alternativ teknologi til at generere elektricitet.

Tusindvis af tons affald bliver smidt ud hver dag og forurener vores planet. For at rette op på den nuværende situation skabes forskellige teknologier til behandling af affaldsråmaterialer. Mange produkter sendes til sekundær produktion, hvor der skabes nye produkter ud fra dem. Sådanne teknikker gør det muligt at spare på omkostningerne ved køb af nye råvarer, modtage yderligere indtægter fra salg og gør det også muligt at rense verden for affaldskomponenter.

Der er metoder, hvormed du ikke kun kan skabe genanvendelige materialer, de er rettet mod at få energi fra affald. Til disse formål udvikles specialiserede mekanismer, takket være hvilke termiske ressourcer og elektricitet skabes.

Der er udviklet enheder, der kan omdanne et ton af det mest skadelige affald til 600 kW elektricitet. Sammen med dette vises 2 Gcal varmeenergi. Disse enheder er i øjeblikket meget efterspurgte, da det menes, at dette er den mest omkostningseffektive og hurtig tilbagebetalingsinvestering.

Sådanne mekanismer er dyre, men investeringen finansielle ressourcer give yderligere besparelser på materialer og betydelige indtægter fra fortjeneste gennem salg af energi. Det investerede beløb vil blive tilbagebetalt mange gange med den modtagne indkomst.

Der er flere måder, hvorpå affald omdannes til energi.

— Brændende

Det betragtes som den mest populære metode til bortskaffelse af fast affald, som har været brugt siden det 19. århundrede. Denne metode tillader ikke kun at reducere mængden af ​​affald, men giver også hjælpeenergiressourcer, der kan bruges i varmesystemet såvel som i produktionen af ​​elektricitet. Der er ulemper ved denne teknologi, som omfatter frigivelse af skadelige komponenter i miljøet.

Når fast affald afbrændes, dannes op til 44 % af aske- og gasprodukter. TIL gasformige stoffer kan omfatte kuldioxid med vanddamp og alle slags urenheder. På grund af, at forbrænding sker kl temperaturforhold ved 800-900 grader, så indeholder den resulterende gasblanding organiske forbindelser.

— Termokemisk teknologi

Denne metode har stort beløb fordele sammenlignet med den tidligere version. Fordelene omfatter øget effektivitet, når det kommer til at forebygge forurening omgivende atmosfære. Dette skyldes det faktum, at brugen af ​​denne teknologi ikke er ledsaget af produktion af biologisk aktive komponenter, så der er ingen miljøskade.

Det genererede affald er udstyret med en høj densitet, hvilket indikerer en reduktion i mængden af ​​affaldsmasse, som efterfølgende sendes til deponering på lossepladser specielt udstyret til dette formål. Det er også værd at bemærke, at teknikken giver ret til at behandle et øget antal sorter af råvarer. På grund af det er det muligt at interagere ikke kun med faste variationer, men også med dæk, polymerkomponenter og spildolie med mulighed for at udvinde et brændstofprodukt til skibe fra kulbrinteelementer. Dette er en væsentlig fordel, da de fremstillede olieprodukter er kendetegnet ved øget likviditet og en høj pris.

Blandt de negative kvaliteter er udgifter til indkøb af teknologiske enheder og øgede krav til kvaliteten af ​​genanvendelige materialer. Omkostningerne ved de mekanismer, hvorigennem genanvendelige materialer kan forarbejdes, er høje, hvilket symboliserer de store omkostninger ved at udstyre virksomheden.

— Fysisk-kemiske metoder

Dette er en anden proces, der producerer energi fra affald. Takket være denne manipulation er det muligt at omdanne affaldsblandingen til et biodieselbrændstofprodukt. Det er sædvanligt at bruge affaldsmaterialer som et afledt materiale. vegetabilske olier og forarbejdning af forskellige typer fedtstoffer af animalsk eller vegetabilsk oprindelse.

— Biokemiske metoder

Med deres hjælp er det muligt at omdanne komponenter af organisk oprindelse til varmeenergi og elektricitet takket være bakterier. Udvinding og udnyttelse af biogas, som opstår under nedbrydning af naturlige komponenter i fast affald, udnyttes oftest direkte på deponeringsstedet. Hele handlingen udføres i en reaktor, hvor der er specielle varianter af bakterier, der omdanner organisk stof til ethanol med biogas.

Spild til energi

På den internationale udstilling Wasma vil alle interesserede kunne lære mere om genbrugsverdenen og købe det passende udstyr til sig selv. Hele rækken af ​​enheder, der kan bruges til at udvinde energikilder fra affald, vil blive præsenteret på stedet.

Besøgende får unikke muligheder:

• Få rentabelt tilbud fra kendte virksomheder. Alle varemærker er rettet mod gensidigt fordelagtigt samarbejde og udvidelse af deres kundebase.
• Bliv bekendt med flere modifikationer af produkter på samme tid, undersøg dem specifikationer og sammenligne indikatorerne. Hvis det er nødvendigt, kan du få professionel rådgivning om alle problemstillinger, der opstår.
• Kontakt serviceorganisationer, der beskæftiger sig med idriftsættelse og vedligeholdelse.
• Køb nye enheder eller find de nødvendige komponenter til eksisterende udstyr. Arrangementet vil demonstrere ikke kun udstyret, men også alle de nødvendige komponenter til normal drift.

Stedet vil være interessant for gæster fra forskellige aktivitetsområder, da energiressourcer udvindes fra husholdningsaffald eller industriaffald, der ofte bruges sammen med produkter fra den medicinske og petrokemiske industri. Når sådan affaldsmasse afbrændes, dannes biogas sammen med pyrolysegas. Udstillingen vil indeholde enheder til sådanne aktiviteter, som almindeligvis kaldes pyrolysekomplekser.

At modtage energi fra levende væsener fremkalder primitive associationer for mange – med en hest, der bærer en last, eller en hamster, der drejer en lille dynamo gennem sit hjul. En anden vil huske skoleoplevelsen med elektroder, der sidder fast i en appelsin, og danner en slags "levende batteri"... Men i denne henseende er arbejdet fra vores meget mindre "brødre" - bakterier meget mere effektivt!

"Affaldsproblemet" på globalt plan er meget mere betydningsfuldt, end det måske ser ud for den gennemsnitlige person, på trods af at det ikke er så indlysende som andre miljørædsler, som de kan lide at tale om i forskellige former for "skandaler-sensationer- undersøgelser”. 26 millioner tons om året - dette er kun Moskva og eneste husholdningsaffald! Og selvom vi flittigt sorterer alt og derefter genbruger det, vil mængden af ​​organisk affald ikke falde, da det udgør omkring 70 % af alt det affald, der produceres af menneskeheden. Og jo mere udviklet landets økonomi er, jo mere organisk husholdningsaffald er der. Ingen mængde forarbejdning kan besejre denne skræmmende masse. Men ud over husholdningsaffald er der enorme mængder industriaffald - spildevand, madproduktionsaffald. De indeholder også en mærkbar mængde organisk stof.

En lovende retning i kampen mod organisk affald der overvælder planeten er mikrobiologi. Hvad folk ikke bliver færdig med at spise, spiser mikrober selv. Princippet har været kendt i lang tid. Men i dag er problemet dets effektive brug, hvilket er det, forskerne fortsætter med at arbejde på. Det er nemt at "fodre" en halvspist hamburger til mikrober i en krukke! Men det er ikke nok. Vi har brug for en teknologi, der gør det muligt for bakterier hurtigt og produktivt at behandle tusinder og millioner af tons affald uden ekstra omkostninger, uden dyre strukturer og katalysatorer, hvis omkostninger negerer den endelige koefficient nyttig handling denne proces. Desværre er de fleste teknologier, der bruger bakterier til at behandle affald i dag, enten urentable, uproduktive eller svære at skalere.

For eksempel er en af ​​de velkendte og veludviklede teknologier til behandling af affald ved hjælp af bakterier metoden til at producere biogas, som mange udenlandske landmænd kender. Husdyrgødning rådnes ved hjælp af mikrober, som frigiver metan, som opsamles i en enorm boblepose. Systemet driver og producerer gas, der er egnet til at opvarme den samme gård gennem elektricitet genereret af en gasturbinegenerator eller direkte ved forbrænding. Men sådan et kompleks kan ikke skaleres rent teknologisk. Velegnet til en gård eller landsby, til stor by- ikke mere. Plus, i modsætning til gødning, indeholder byaffald mange giftige komponenter. Disse giftige stoffer ender i gasfasen på samme måde som nyttig metan, og den endelige "blanding" viser sig at være stærkt forurenet.

Videnskaben står dog ikke stille - en af ​​de mest lovende teknologier, der nu er af interesse for forskere rundt om i verden (inklusive sandsynligvis de berygtede britiske) er brugen af ​​såkaldte "elektricitetsproducerende bakterier", som er en af ​​de bedste affaldsspisere, der samtidig producerer elektricitet fra denne ubehagelige proces set fra et menneskeligt synspunkt. På overfladen af ​​cellemembranen af ​​en sådan bakterie er der et protein kaldet cytochrom, hvorpå der dannes en elektrisk ladning. Under metabolismeprocessen "dumper" bakterien en elektron på overfladen af ​​sin celle og genererer den næste - og så videre igen og igen. Mikroorganismer med sådanne egenskaber (for eksempel geobacter) har været kendt i lang tid, men praktisk ansøgning deres elektriske evner blev ikke fundet.

Hvad gør mikrobiologer? Andrey Shestakov, en forsker ved Institut for Mikrobiologi, Det Biologiske Fakultet, Moscow State University og leder af laboratoriet for mikrobiel bioteknologi, fortalte Computerra om dette:

"Vi tager en elektrode-anode, dækker dens overflade med celler af elektrokemiske mikroorganismer, placerer den i stedet for brint i et næringsmedium, som vi skal behandle (skrald, "skraldeopløsning" - for nemheds skyld vil vi undvære detaljer), og under metabolismen af ​​disse celler vil vi fra hver af os modtage elektroner og protoner fra dem.

Så er alt det samme som i en konventionel brændselscelle - cellen afgiver en elektron og en proton, protonerne sendes gennem protonudvekslingsmembranen til katodekammeret til den anden elektrode af dette batteri, og tilfører ilt fra luften "kl. udstødningen” får vi vand, og vi fjerner strøm til et eksternt kredsløb. Det kaldes en mikrobiel brændselscelle.

Det er en god idé at huske, hvordan en klassisk brint-ilt-brændselscelle fungerer og fungerer. To elektroder, en anode og en katode (for eksempel kulstof og belagt med en katalysator - platin), er placeret i en bestemt beholder, opdelt i to dele af en protonudvekslingsmembran. Vi leverer brint til anoden fra en ekstern kilde, som dissocierer på platin og frigiver elektroner og protoner. Membranen tillader ikke elektroner at passere igennem, men er i stand til at tillade protoner at passere igennem, som bevæger sig til en anden elektrode - katoden. Vi leverer også ilt (eller bare luft) til katoden fra en ekstern kilde, og den producerer reaktionsaffald - rent vand. Elektricitet fjernes fra katoden og anoden og bruges til det tilsigtede formål. Med forskellige variationer bruges dette design i elektriske køretøjer, og endda i bærbare gadgets til opladning af smartphones væk fra en stikkontakt (sådan er for eksempel produceret af det svenske firma Powertrekk).

I en lille beholder i et næringsmedium er der en anode med mikrober. Det er adskilt fra katoden af ​​en protonudvekslingsmembran lavet af Nafion - under dette mærke er dette materiale produceret af BASF, som for ikke så længe siden var kendt af alle for sine lydkassetter. Her er det - elektricitet faktisk skabt af levende mikrober! I laboratorieprototypen lyser en enkelt LED op fra den gennem en pulsomformer, fordi LED'en kræver 2-3 volt for at tænde - mindre end hvad MFC'en producerer. Selvom det tager temmelig lang tid at komme til det mikrobielle bioteknologiske laboratorium på Moskvas statsuniversitet i den dybe kælder gennem støvede og vilde korridorer, er det slet ikke et lager af antidiluviansk sovjetisk videnskabeligt udstyr, som det er tilfældet med langt de fleste indenlandsk videnskab i dag, men er godt udstyret med moderne importeret udstyr.

Som enhver brændstof- eller galvanisk celle producerer MFC en lille spænding - omkring en volt. Strømmen afhænger direkte af dens dimensioner - jo større, jo højere. Derfor i industriel skala Der antages ganske store installationer, serieforbundne til batterier.

Ifølge Shestakov begyndte udviklingen på dette område for omkring et halvt århundrede siden:

"Mikrobielle generatorer" begyndte for alvor at blive studeret ved NASA i tresserne, ikke så meget som en teknologi til at generere energi, men som en effektivt princip genbrug af affald i et lukket rum rumskib(selv dengang, så vidt muligt, forsøgte de at beskytte rummet mod affald og fortsatte skamløst med at forurene Jorden...!) Men teknologien blev født, og efter det forblev den faktisk i komatøs tilstand i mange år, få mennesker havde brug for det i virkeligheden. Men for 4-5 år siden modtog den en anden vind - da der var et betydeligt behov for det i lyset af de millioner af tons affald, der henfalder vores planet, såvel som i lyset af udviklingen af ​​forskellige relaterede teknologier, hvilket formentlig gør det muligt at gøre mikrobielle brændselsceller til et ikke-laboratorieeksotisk "skrivebordsformat", men ægte industrielle systemer, der tillader behandling af betydelige mængder organisk affald.

I dag er den russiske udvikling inden for MFC frugten af ​​fælles indsats fra Det Biologiske Fakultet ved Moscow State University og M-Power World-virksomheden, en Skolkovo-beboer, som modtog et tilskud til sådan forskning og outsourcede mikrobiologiske udviklinger til specialiserede specialister , altså til os. Vores system fungerer allerede og producerer reel strøm - opgaven med den nuværende forskning er at udvælge den mest effektive kombination af bakterier og forhold, hvorunder MTC med succes kan opskaleres under industrielle forhold og begynde at blive brugt i affaldsbehandlings- og genbrugsindustrien. ”

Der tales endnu ikke om, at MFC-stationer er på niveau med allerede gennemprøvede traditionelle energikilder. Nu er den første prioritet for forskere at genbruge bioaffald effektivt og ikke at skaffe energi. Det er bare "bare sådan", at det er de el-producerende bakterier, der er de mest "griske", og derfor de mest effektive. Og den strøm, de producerer under drift, er faktisk et biprodukt. Det skal tages fra bakterier og "brændes", hvilket producerer en slags nyttigt arbejde for at bioprocessen kan forløbe så intensivt som muligt. Ifølge beregninger viser det sig, at det vil være nok til, at affaldsgenbrugsanlæg baseret på mikrobielle brændselsceller kan fungere uden eksterne energikilder.

Men i Shestakovs laboratorium forfølger de ikke kun "skrald"-retningen, men også en anden - rent energimæssig. En biogenerator af en lidt anden type kaldes en "bioreaktorbrændselscelle" - den er bygget på andre principper end MFC'en, men den generelle ideologi om at modtage strøm fra levende organismer forbliver selvfølgelig. Og nu er det allerede rettet primært mod energiproduktion som sådan.

Det interessante er, at mens mange videnskabsmænd rundt om i verden nu studerer mikrobielle brændselsceller som et middel til at ødelægge affald, bliver brændselsceller kun undersøgt i Rusland. Så bliv ikke overrasket, hvis ledningerne fra dit hjemmestik en dag ikke fører til de sædvanlige turbiner på et vandkraftværk, men til en affaldsbioreaktor.

Biogas er en kilde til havens frugtbarhed. Ud fra de nitritter og nitrater, der er indeholdt i gødning og forgifter dine afgrøder, opnås rent nitrogen, som er så nødvendigt for planter. Ved bearbejdning af gødning i installationen dør ukrudtsfrø, og ved gødskning af haven med methan flydende (gylle og organisk affald behandlet i installationen), vil du bruge meget mindre tid på at luge.

Biogas – indtægt fra affald. Madspild og gylle, der samler sig på gården, er gratis råvarer til biogasanlægget. Efter genbrug af det affald, du modtager brændbar gas, samt gødning af høj kvalitet (humussyrer), som er hovedkomponenterne i chernozem.

Biogas betyder uafhængighed. Du vil ikke være afhængig af kul- og gasleverandører. Du sparer også penge på disse typer brændstof.

Biogas er en vedvarende energikilde. Metan kan bruges til bønders og landbrugs behov: til madlavning; til opvarmning af vand; til opvarmning af boliger (med tilstrækkelige mængder råmateriale - bioaffald).

Hvor meget gas kan du få fra et kilo gødning? Baseret på det faktum, at der forbruges 26 liter gas til at koge en liter vand:

Med et kilo kvæggylle kan du koge 7,5-15 liter vand;

Brug af et kilo svinegylle - 19 liter vand;

Brug af et kilo fugleklatter - 11,5-23 liter vand;

Med et kilo pulshalm kan du koge 11,5 liter vand;

Brug af et kilo kartoffeltoppe - 17 liter vand;

Et kilo tomattoppe giver 27 liter vand.

Den ubestridelige fordel ved biogas er den decentraliserede produktion af el og varme.

Ud over energiomdannelsesprocessen giver biokonverteringsprocessen os mulighed for at løse yderligere to problemer. For det første fermenteret gødning ift normal brug, øger afgrødeudbyttet med 10-20%. Dette forklares ved, at der under anaerob forarbejdning forekommer mineralisering og nitrogenfiksering. Med traditionelle tilberedningsmetoder organisk gødning(kompostering) kvælstoftab udgør 30-40%. Anaerob bearbejdning af gylle firdobles - sammenlignet med ugæret gylle - øger indholdet af ammoniak-kvælstof (20-40% af kvælstof går i ammoniumform). Indholdet af assimilerbart fosfor fordobles og udgør 50 % af det samlede fosfor.

Derudover dør ukrudtsfrø, som altid er indeholdt i gødning, fuldstændigt under gæringen, mikrobielle foreninger og helminthæg ødelægges, og den ubehagelige lugt neutraliseres, dvs. den miljøeffekt, der er relevant i dag, opnås.

3. Energiforbrug af vandbehandlingsaffald i kombination med fossile brændstoffer.

I lande Vesteuropa I mere end 20 år har vi været aktivt engageret i praktiske løsninger på problemet med bortskaffelse af affald fra vandbehandlingsanlæg.

En af de almindelige teknologier til genanvendelse af WWS er ​​deres anvendelse i landbruget som gødning. Hendes andel i samlet antal TSA varierer fra 10 % i Grækenland til 58 % i Frankrig med et gennemsnit på 36,5 %. På trods af populariseringen af ​​denne type affaldsbortskaffelse (f.eks. i henhold til EU-forordning 86/278/EF), er den ved at miste sin attraktivitet, da landmænd frygter ophobning på deres marker. skadelige stoffer. I øjeblikket er brugen af ​​affald i landbruget forbudt i en række lande, for eksempel i Holland siden 1995.

Forbrænding af vandbehandlingsaffald ligger på tredjepladsen med hensyn til affaldsmængder (10,8%). Ifølge prognosen vil dens andel i fremtiden stige til 40% på trods af de relativt høje omkostninger ved denne metode. Afbrænding af slam i kedler vil løse miljøproblem forbundet med dets lagring, opnå yderligere energi ved afbrænding af det, og som følge heraf reducere behovet for brændstof og energiressourcer og investeringer. Det er tilrådeligt at bruge halvflydende affald til at generere energi på termiske kraftværker som et additiv til fossile brændstoffer, for eksempel kul.

Der er to mest almindelige vestlige teknologier til forbrænding af spildevandsbehandling:

Separat forbrænding (forbrænding i en flydende fluid bed (FLB) og flertrinsovne);

Samfyring (i eksisterende kulfyrede kraftværker eller i cement- og asfaltværker) .

Blandt metoderne til separat forbrænding er brugen af ​​flydende lag teknologi populært; Sådanne teknologier gør det muligt at sikre en stabil forbrænding af brændstof med et højt indhold af mineralske komponenter, samt at reducere indholdet af svovloxider i udstødningsgasserne ved at binde dem under forbrændingsprocessen med kalksten eller jordalkalimetaller indeholdt i brændstoffet aske.

Vi studerede syv alternative muligheder bortskaffelse af slam Spildevand, baseret både på nye ikke-traditionelle teknologier udviklet på grundlag af russiske eller europæiske erfaringer og uden praktisk brug, og på komplette nøglefærdige teknologier:

1. Forbrænding i en cyklonovn baseret på eksisterende, men ikke anvendte tromletørreovne på spildevandsrensningsanlæg ( Russisk teknologi- "Tekhenergokhimprom", Berdsk);

2. Forbrænding i en cyklonovn baseret på eksisterende, men ikke anvendte tromlekedler af behandlingsanlæg (russisk teknologi - Sibtekhenergo, Novosibirsk og Biyskenergomash, Barnaul);

3. Separat forbrænding i en ny type flertrinsovn ( vestlig teknologi- NESA, Belgien);

4. Separat forbrænding i en ny type fluid bed-ovn (vestlig teknologi - "Segher" (Belgien);

5. Separat forbrænding i en ny cyklonovn (vestlig teknologi - Steinmuller (Tyskland);

6. Samfyring på et eksisterende kulfyret termisk kraftværk; opbevaring af tørret affald i et lager.

Mulighed 7 forudsætter, at der efter tørring op til 10 % fugtindhold og varmebehandling, vandbehandlingsaffald i en mængde på 130 tusinde tons om året er biologisk sikkert og vil blive opbevaret i områder ved siden af ​​behandlingsanlæggene. Dette tog højde for oprettelsen af ​​et lukket vandbehandlingssystem på vandbehandlingsanlæg med mulighed for at udvide det med en stigning i mængden af ​​behandlet affald, samt behovet for at bygge et affaldsforsyningssystem. Omkostningerne ved denne mulighed er sammenlignelige med affaldsforbrændingsmuligheder.

KONKLUSION

En af hovedopgaverne udviklede lande er rationel og økonomisk brug af energi. Det gælder især for vores stat, hvor der er en vanskelig situation med brændstof og energiressourcer. På grund af høje priser og begrænsede reserver af olie, gas og kul opstår problemet med at finde yderligere energiressourcer.

En af de effektive måder at skaffe energi i fremtiden kan være brugen af ​​fast husholdningsaffald som brændstof. Brugen af ​​varme opnået ved forbrænding af kommunalt fast affald er beregnet til at generere elektricitet.

Blandt vedvarende energikilder baseret på landbrugsaffald er biomasse en af ​​de lovende og miljøvenlige erstatninger for mineralske brændstoffer i energiproduktionen. Biogas opnået som følge af anaerob behandling af gylle og affald i biogasanlæg kan bruges til at opvarme husdyrbygninger, beboelsesbygninger, drivhuse, til at skaffe energi til madlavning, tørring af landbrugsprodukter med varm luft, opvarmning af vand og generering af elektricitet ved hjælp af gasgeneratorer . Det samlede energipotentiale ved at bruge animalsk affald baseret på biogasproduktion er meget stort og giver os mulighed for at tilfredsstille den årlige efterspørgsel Landbrug i termisk energi.

Det er tilrådeligt at bruge halvflydende affald fra vandbehandling til at producere energi på termiske kraftværker som et additiv til fossile brændstoffer, for eksempel kul.

BIBLIOGRAFI

1. Bobovich B.B., Ryvkin M.D. Biogasteknologi til behandling af husdyraffald / Bulletin fra Moscow State Industrial University. nr. 1, 1999.

2. Shen M. Compogaz - en metode til fermentering af bioaffald / "Metronome", nr. 1-2, 1994, s. 41.

3. Vurdering af energipotentialet ved at anvende affald i Novosibirsk-regionen: Institut for Energieffektivitet. - http://www.rdiee.msk.ru.

4. Fedorov L., Mayakin A. Termisk kraftværk kl husholdningsaffald/ “New Technologies”, nr. 6 (70), juni 2006