Riciclare i rifiuti, un modo per generare energia e salvare la terra. Energia dalla spazzatura: carburante illimitato Sprechi alimentari per produrre energia

MMinistero dell'Istruzione della Repubblica di Bielorussia

EE "Nazionale bielorussa Università Tecnica»

Test per disciplina

RISPARMIO ENERGETICO

SOGGETTO: "Metodi per ottenere energia dai rifiuti"

Completato

Alekhno O.N.

Controllato

Lashchuk E.G.

Minchiostro 2008

Introduzione…………………

1. Utilizzo di combustibile dei rifiuti solidi urbani (RSU)………………4

2. Tecnologia del biogas per il trattamento dei reflui zootecnici……..……..9

3. Utilizzo energetico dei rifiuti derivanti dal trattamento delle acque in combinazione con combustibili fossili………………………………………..16

Conclusione……………………………….……19

Riferimenti……………………………20

INTRODUZIONE

IN Ultimamente V paesi diversiÈ attiva la ricerca di fonti energetiche alternative ai combustibili fossili. Per la Bielorussia, questo problema non è acuto, ma vale la pena notare che nei paesi con settori energetici altamente sviluppati che dispongono di risorse proprie, gli specialisti stanno conducendo tali ricerche. Tra modi efficaci ottenere energia può essere ottenere energia dai rifiuti.

In generale, va notato che questo problema è multiforme, perché la quantità di rifiuti è enorme e sono tutti diversi. Ecco perché è impossibile racchiudere tutto in un’unica opera. Per trattare l'argomento dei modi per ottenere energia dai rifiuti, cercherò di trattarne solo alcuni:

Innanzitutto la possibilità di utilizzare i rifiuti solidi domestici come combustibile;

In secondo luogo, le possibilità della tecnologia del biogas per il trattamento dei rifiuti zootecnici;

In terzo luogo, l’uso energetico dei rifiuti derivanti dal trattamento delle acque in combinazione con i combustibili fossili.

1. Utilizzo di combustibile dei rifiuti solidi urbani (RSU).

Uno dei modi più efficaci per ottenere energia in futuro potrebbe essere l’utilizzo dei rifiuti solidi urbani (RSU) come combustibile. Il vantaggio dei rifiuti domestici è che non devi cercarli, non devi estrarli, ma in ogni caso devono essere distrutti, il che richiede molto impegno. Soldi. Pertanto, un approccio razionale consente non solo di ottenere energia a basso costo, ma anche di evitare costi inutili.

L’uso industriale mirato dei rifiuti solidi urbani come combustibile iniziò con la costruzione del primo “inceneritore” vicino a Londra nel 1870. Tuttavia, a causa dell’aggravarsi della crisi energetica, l’utilizzo attivo dei rifiuti solidi come materia prima energetica è iniziato solo a metà degli anni ’70. È stato calcolato che bruciando una tonnellata di rifiuti si possono ottenere 1300-1700 kW/h di energia termica o 300-550 kW/h di energia elettrica.

Fu durante questo periodo che iniziò la costruzione di grandi impianti di incenerimento dei rifiuti a Madrid, Berlino, Londra, così come in paesi con un'area relativamente piccola e un'alta densità di popolazione. Nel 1992 erano circa 400 gli impianti operativi nel mondo che utilizzavano la combustione dei rifiuti solidi per produrre vapore e generare elettricità. Nel 1996 il loro numero raggiunse i 2.400.

Nel nostro Paese trattamento termico La produzione dei rifiuti solidi iniziò nel 1972, quando furono installati 10 impianti di incenerimento dei rifiuti di prima generazione in otto città dell'URSS. Questi impianti non avevano praticamente alcuna purificazione del gas e non utilizzavano quasi il calore generato. Attualmente sono obsoleti e non soddisfano i moderni requisiti ambientali. A questo proposito, la maggior parte di queste fabbriche sono chiuse e le altre sono soggette a ricostruzione.

Tre di queste imprese furono costruite a Mosca. L'impianto di incenerimento dei rifiuti n. 2 (MSZ-2) è stato costruito nel 1974 per bruciare rifiuti solidi urbani non differenziati in un volume di 73mila tonnellate all'anno. Aveva due linee tecnologiche, comprese le caldaie della società francese KNIM e i precipitatori elettrici.

La decisione del governo di Mosca di ricostruire l’MSZ-2 ha richiesto un aumento della capacità dell’impianto a 130mila tonnellate di rifiuti all’anno riducendo contemporaneamente la quantità di emissioni nocive in ambiente e quindi migliorando situazione ambientale nell'area dell'impresa. Per realizzare questo compito è stata nuovamente coinvolta la società francese KNIM, che avrebbe dovuto sviluppare e fornire tre linee tecnologiche modernizzate con una capacità di incenerimento di rifiuti solidi ciascuna di 8,33 t/h.

Inoltre, si prevedeva di utilizzare il calore ottenuto dalla combustione dei rifiuti solidi urbani per produrre elettricità.

Sulla base dei risultati del funzionamento della prima fase ricostruita dell'impianto, costituito da due linee di produzione, si può affermare che tutti i requisiti di cui sopra sono stati soddisfatti, vale a dire:

1. La produttività della MSZ è stata aumentata a 80mila tonnellate di rifiuti solidi all'anno e con la messa in servizio della terza linea tecnologica fino a 130mila tonnellate all'anno.

2. Le emissioni di diossine e furani sono state ridotte agli standard europei (0,1 ng/nm3): in primo luogo, ottimizzando la combustione dei rifiuti su una griglia Martin; in secondo luogo, aumentando l'altezza del focolare della caldaia, che garantisce la necessaria permanenza dei fumi di due secondi ad una temperatura superiore a 850°C per la decomposizione delle diossine in furani formati durante la combustione; e in terzo luogo, a causa dell'introduzione di carbone attivo nei fumi, che assorbe le diossine formatesi secondarie.

3. Gli standard europei per la purificazione dei gas di scarico da S02, HCl, HF sono garantiti grazie all'installazione di un reattore "semi-secco" nello schema tecnologico di combustione dei rifiuti solidi e all'introduzione di latte di calce preparato dalla lanugine al suo interno attraverso una turbina a spruzzo Alta qualità.

4. Installando un filtro a maniche è stato raggiunto un elevato grado di purificazione dei gas di scarico dalle ceneri volanti e dai prodotti per la depurazione dei gas: la concentrazione di polvere è inferiore a 10 mg/nm3.

5. Grazie all'applicazione della tecnologia di soppressione degli ossidi di azoto (NOx) sviluppata da Accademia di Stato petrolio e gas che prendono il nome. I.M. Gubkin, gli indicatori ottenuti per le loro emissioni sono al livello dei migliori campioni stranieri (meno di 80 mg/nm3).

6. Durante la ricostruzione dell'impianto sono stati installati tre turbogeneratori da 1,2 MW ciascuno, che ne hanno garantito il funzionamento senza alimentazione esterna, con il trasferimento dell'energia in eccesso alla rete cittadina.

7. Gestione processo tecnologico l'incenerimento dei rifiuti viene effettuato da un operatore da una postazione automatizzata. Il sistema di controllo del processo automatizzato è sistema unificato controllo e gestione delle apparecchiature sia principali che ausiliarie dell'impianto.

All'inizio degli anni 2000 è stato costruito a Mosca un impianto di incenerimento dei rifiuti fondamentalmente nuovo per la Russia con una capacità di 300mila tonnellate di rifiuti solidi all'anno. L'impianto è composto da reparti di preparazione e cernita dei rifiuti, di combustione dei rifiuti solidi non riciclabili, di depurazione dei fumi impurità nocive, lavorazione ceneri e scorie, centrale elettrica e altri reparti ausiliari. Lo schema tecnologico dell'impianto per il trattamento della parte non riciclabile dei rifiuti comprende tre linee tecnologiche con forni a letto fluido, caldaie con una capacità di 22-25 t/h, impianti di depurazione del gas e due turbine da 6 MW ciascuna.

L'impianto ha introdotto la selezione manuale e meccanica dei rifiuti solidi e la loro frantumazione. La tecnologia consente, in primo luogo, di selezionare materie prime pregiate per la sua raccolta differenziata, in secondo luogo, selezionare la frazione alimentare dei rifiuti per il successivo compostaggio; in terzo luogo, selezionare le materie prime che rappresentano pericolo ambientale quando bruciato; e, infine, migliorare le prestazioni termiche e ambientali delle materie prime destinate alla combustione. Grazie a questo preparato, il potere calorifico inferiore dei rifiuti solidi raggiunge i 9 MJ/kg e, in termini di contenuto di ceneri, umidità, zolfo e azoto, le caratteristiche corrispondono praticamente a quelle della lignite vicino a Mosca.

Tuttavia, va notato che i bassi parametri del vapore utilizzati negli impianti di incenerimento dei rifiuti domestici riducono significativamente gli indicatori specifici della produzione di elettricità rispetto alle centrali a vapore. L'uso di potenza e parametri di vapore simili negli impianti di incenerimento dei rifiuti è limitato dalle proprietà della materia prima: combustibile in pezzi, basso punto di fusione delle ceneri e proprietà corrosive dei gas di scarico prodotti durante la combustione.

Un aumento significativo dell’efficienza dell’utilizzo dei rifiuti solidi come combustibile per la produzione di elettricità e il raggiungimento di indicatori specifici vicino alle centrali termoelettriche ad uso commerciale potrebbero essere raggiunti apparentemente attraverso la sostituzione parziale del combustibile energetico con i rifiuti domestici.

In questo caso, quando si brucia la lignite nelle centrali termoelettriche, è consigliabile utilizzare preforni per la combustione dei rifiuti solidi urbani con la direzione dei gas di combustione prodotti nel preforno nello spazio di combustione della caldaia esistente. Quando si brucia gas naturale nelle centrali termoelettriche, è consigliabile utilizzare un impianto per la gassificazione dei rifiuti solidi con successiva purificazione del prodotto risultante - gas e la sua combustione nei forni delle caldaie funzionanti gas naturale. Una centrale a vapore utilizzata da anni nelle centrali termoelettriche è conservata nella sua forma originale.

Cioè, si propone di sviluppare un layout combinato (integrato) di centrali termiche per la combustione combustibile naturale e rifiuti solidi domestici. La quota di rifiuti solidi in termini di calore può essere pari a circa il 10% della potenza termica della caldaia. In questo caso, solo a causa dell'aumento dei parametri del vapore e dell'aumento della potenza delle caldaie e delle turbine, l'efficienza dell'utilizzo dei rifiuti domestici aumenterà di 2-3 volte.

Essenziale effetto economico può essere ottenuto riducendo gli investimenti di capitale attraverso l’uso delle infrastrutture esistenti nelle centrali termoelettriche e riducendo i costi per le apparecchiature di depurazione del gas.

Importante fattore economicoè anche quello combustibile energetico, compresa la lignite, che ha indicatori energetici quasi equivalenti ai rifiuti solidi urbani, deve essere acquistata, ma i rifiuti solidi, al contrario, sono accettati con un sovrapprezzo monetario.

Per risolvere il problema dei combustibili fossili limitati, i ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando per creare e commercializzare fonti energetiche alternative. E stiamo parlando non solo delle famose turbine eoliche e dei pannelli solari. Il gas e il petrolio potrebbero essere sostituiti dall’energia proveniente da alghe, vulcani e impronte umane. Recycle ha selezionato dieci tra le fonti energetiche del futuro più interessanti e rispettose dell'ambiente.

Joule dai tornelli

Ogni giorno migliaia di persone attraversano i tornelli all'ingresso delle stazioni ferroviarie. Subito diversi centri di ricerca in tutto il mondo hanno avuto l’idea di utilizzare il flusso di persone come innovativo generatore di energia. L'azienda giapponese East Japan Railway Company ha deciso di dotare ogni tornello delle stazioni ferroviarie di generatori. L'installazione funziona in una stazione ferroviaria nel quartiere Shibuya di Tokyo: nel pavimento sotto i tornelli sono integrati elementi piezoelettrici che generano elettricità dalla pressione e dalle vibrazioni che ricevono quando le persone li calpestano.

Un’altra tecnologia di “tornelli energetici” è già in uso in Cina e nei Paesi Bassi. In questi paesi, gli ingegneri hanno deciso di sfruttare non l'effetto della pressione degli elementi piezoelettrici, ma l'effetto della spinta delle maniglie o delle porte dei tornelli. Il concetto dell'azienda olandese Boon Edam prevede la sostituzione delle porte standard all'ingresso centri commerciali(che solitamente funzionano con un sistema di fotocellule e cominciano a ruotare su se stesse) sulle porte, che il visitatore deve spingere e produrre così energia elettrica.

Tali porte per generatori sono già apparse nel centro olandese Natuurcafe La Port. Ciascuno di essi produce circa 4.600 kilowattora di energia all'anno, il che a prima vista può sembrare insignificante, ma costituisce un buon esempio di tecnologia alternativa per la generazione di elettricità.

Ogni giorno vengono gettate via migliaia di tonnellate di rifiuti, inquinando il nostro pianeta. Per correggere la situazione attuale, vengono create varie tecnologie per la lavorazione delle materie prime di scarto. Molti prodotti vengono inviati a produzione secondaria, dove da essi vengono creati nuovi prodotti. Tali tecniche consentono di risparmiare sui costi per l'acquisto di nuove materie prime, di ricevere entrate aggiuntive dalle vendite e di ripulire il mondo dai componenti di scarto.

Esistono metodi con i quali non solo è possibile creare materiali riciclabili, ma mirano a ottenere energia dai rifiuti. A tal fine si stanno sviluppando meccanismi specializzati, grazie ai quali vengono create risorse termiche ed elettricità.

Sono stati sviluppati dispositivi in ​​grado di convertire una tonnellata dei rifiuti più dannosi in 600 kW di elettricità. Insieme a questo compaiono 2 Gcal di energia termica. Queste unità sono attualmente molto richieste, poiché si ritiene che questo sia l'investimento più conveniente e con un rapido ritorno dell'investimento.

Tali meccanismi sono costosi, ma l'investimento risorse finanziarie garantire ulteriori risparmi sui materiali e ingenti introiti derivanti dalla vendita di energia. L'importo investito verrà ripagato molte volte dal reddito ricevuto.

Esistono diversi modi in cui i rifiuti vengono convertiti in energia.

— Bruciando

È considerato il metodo più popolare di smaltimento dei rifiuti solidi, utilizzato sin dal 19° secolo. Questo metodo consente non solo di ridurre il volume dei rifiuti, ma fornisce anche risorse energetiche ausiliarie che possono essere utilizzate nel sistema di riscaldamento, nonché nella produzione di energia elettrica. Ci sono degli svantaggi di questa tecnologia, tra cui il rilascio di componenti dannosi nell'ambiente.

Quando i rifiuti solidi vengono bruciati, si forma fino al 44% di ceneri e gas. A sostanze gassose può includere anidride carbonica con vapore acqueo e tutti i tipi di impurità. A causa del fatto che la combustione avviene a condizioni di temperatura a 800-900 gradi, la miscela di gas risultante contiene composti organici.

— Tecnologia termochimica

Questo metodo ha grande quantità vantaggi rispetto alla versione precedente. I vantaggi includono una maggiore efficienza nella prevenzione dell’inquinamento atmosfera circostante. Ciò è dovuto al fatto che l'uso di questa tecnologia non è accompagnato dalla produzione di componenti biologicamente attivi, quindi non viene causato alcun danno ambientale.

I rifiuti generati sono dotati di un'elevata densità, che indica una riduzione del volume della massa dei rifiuti, che vengono successivamente avviati allo smaltimento in discariche appositamente attrezzate a tale scopo. Vale anche la pena notare che la tecnica dà il diritto di elaborare un numero maggiore di varietà di materie prime. Grazie a ciò è possibile interagire non solo con varianti solide, ma anche con pneumatici, componenti polimerici e oli usati con la possibilità di estrarre un prodotto combustibile per navi da elementi idrocarburici. Questo è un vantaggio significativo, poiché i prodotti petroliferi fabbricati sono caratterizzati da una maggiore liquidità e da un prezzo elevato.

Le qualità negative includono la spesa per l'acquisto di unità tecnologiche e maggiori richieste sulla qualità dei materiali riciclabili. Il costo dei meccanismi attraverso i quali i materiali riciclabili possono essere lavorati è elevato, il che simboleggia gli ingenti costi di attrezzatura dell'impresa.

— Metodi fisico-chimici

Questo è un altro processo che produce energia dai rifiuti. Grazie a questa manipolazione è possibile convertire la miscela di rifiuti in un prodotto combustibile biodiesel. È consuetudine utilizzare i materiali di scarto come materiale derivato. oli vegetali e lavorazione di varie tipologie di grassi di origine animale o vegetale.

— Metodi biochimici

Con il loro aiuto è possibile trasformare componenti di origine organica in energia termica ed elettrica grazie ai batteri. L'estrazione e l'utilizzo del biogas, che si forma durante la decomposizione dei componenti naturali dei rifiuti solidi, viene spesso sfruttato direttamente nel sito di smaltimento. Tutta l'azione si svolge in un reattore, dove sono presenti varietà speciali di batteri che convertono la materia organica in etanolo con biogas.

Termovalorizzazione

Alla fiera internazionale Wasma tutti gli interessati potranno saperne di più sul mondo del riciclaggio e acquistare per sé l'attrezzatura adeguata. Nel sito sarà presentata l'intera gamma di dispositivi che possono essere utilizzati per estrarre fonti energetiche dai rifiuti.

I visitatori ricevono opportunità uniche:

• Ottenere offerta vantaggiosa da aziende famose. Tutto marchi commerciali mirano a una cooperazione reciprocamente vantaggiosa e all'espansione della propria base di clienti.
• Conosci diverse modifiche dei prodotti contemporaneamente, studiale specifiche e confrontare gli indicatori. Se necessario, puoi ottenere una consulenza professionale su tutte le questioni che si presentano.
• Contattare le organizzazioni di assistenza che forniscono messa in servizio e assistenza.
• Acquista nuovi dispositivi o trova i componenti necessari per le apparecchiature esistenti. L'evento dimostrerà non solo l'attrezzatura, ma anche tutti i componenti necessari per il normale funzionamento.

Il sito interesserà ospiti provenienti da diversi settori di attività, poiché le risorse energetiche vengono spesso estratte dai rifiuti domestici o industriali, vengono spesso utilizzati prodotti di scarto agricolo, insieme a prodotti dell'industria medica e petrolchimica; Quando tale massa di rifiuti viene bruciata, insieme al gas di pirolisi si forma biogas. La mostra presenterà dispositivi per tali attività, comunemente chiamati complessi di pirolisi.

Ricevere energia dagli esseri viventi evoca per molti associazioni primitive: con un cavallo che trasporta un carico o un criceto che fa girare una piccola dinamo attraverso la sua ruota. Qualcun altro ricorderà l'esperienza scolastica con gli elettrodi inseriti in un'arancia, formando una sorta di “batteria vivente”... Tuttavia, il lavoro dei nostri “fratelli” molto più piccoli: i batteri, è molto più efficace in questo senso!

Il “problema dei rifiuti” su scala globale è molto più significativo di quanto possa sembrare alla persona media, nonostante non sia così ovvio come altri orrori ambientali di cui la gente ama parlare in vari tipi di “scandali-sensazioni- indagini”. 26 milioni di tonnellate all'anno: questa è solo Mosca e solo rifiuti domestici! E anche se selezioniamo tutto con diligenza e poi lo ricicliamo, la quantità di rifiuti organici non diminuirà, poiché costituiscono circa il 70% di tutta la spazzatura prodotta dall’umanità. E più l’economia del Paese è sviluppata, più aumentano i rifiuti domestici organici. Nessuna quantità di elaborazione può sconfiggere questa massa terrificante. Ma oltre ai rifiuti domestici, ci sono enormi quantità di rifiuti industriali: acque reflue e scarti della produzione alimentare. Contengono anche una notevole quantità di materia organica.

Una direzione promettente nella lotta contro rifiuto organico che stanno travolgendo il pianeta è la microbiologia. Ciò che le persone non finiscono di mangiare, i microbi finiscono di mangiare. Il principio stesso è noto da molto tempo. Oggi però il problema è il suo utilizzo efficace, su cui gli scienziati continuano a lavorare. È facile “dare in pasto” un hamburger mezzo mangiato ai microbi in un barattolo! Ma questo non basta. Abbiamo bisogno di una tecnologia che permetta ai batteri di trattare in modo rapido e produttivo migliaia e milioni di tonnellate di rifiuti senza costi aggiuntivi, senza strutture e catalizzatori costosi, il cui costo annulla il coefficiente finale azione utile questo processo. Sfortunatamente, la maggior parte delle tecnologie che oggi utilizzano i batteri per trattare i rifiuti sono non redditizie, improduttive o difficili da scalare.

Ad esempio, una delle tecnologie più conosciute e sviluppate per il trattamento dei rifiuti mediante l'uso di batteri è il metodo di produzione di biogas, familiare a molti agricoltori stranieri. Il letame del bestiame viene marcito utilizzando microbi, che rilasciano metano, che viene raccolto in un enorme sacchetto a bolle. L'impianto fa funzionare e produce gas idoneo al riscaldamento dell'azienda agricola stessa attraverso l'energia elettrica generata da un turbogeneratore a gas o direttamente dalla combustione. Ma un tale complesso non può essere scalato solo dal punto di vista tecnologico. Adatto per azienda agricola o villaggio, per grande città- non più. Inoltre, a differenza del letame, i rifiuti urbani contengono molti componenti tossici. Questi sostanze tossiche finiscono nella fase gassosa allo stesso modo del metano utile e la “miscela” finale risulta essere altamente contaminata.

Tuttavia, la scienza non si ferma: una delle tecnologie più promettenti che ora interessano gli scienziati di tutto il mondo (compresi, probabilmente, i famigerati britannici) è l'uso dei cosiddetti "batteri produttori di elettricità", che sono uno dei migliori mangiatori di rifiuti, producendo contemporaneamente elettricità da questo processo spiacevole dal punto di vista umano. Sulla superficie della membrana cellulare di un tale batterio è presente una proteina chiamata citocromo, sulla quale si forma una carica elettrica. Durante il processo del metabolismo, il batterio “scarica” un elettrone sulla superficie della sua cellula e genera quello successivo, e così via ancora e ancora. I microrganismi con tali proprietà (ad esempio il geobacter) sono noti da molto tempo, ma applicazione pratica le loro capacità elettriche non sono state trovate.

Cosa fanno i microbiologi? Andrey Shestakov, ricercatore presso il Dipartimento di Microbiologia, Facoltà di Biologia, Università Statale di Mosca e capo del Laboratorio di Biotecnologia Microbica, ha dichiarato a Computerra:

"Prendiamo un elettrodo-anodo, ne copriamo la superficie con cellule di microrganismi elettrochimici, lo mettiamo al posto dell'idrogeno in un mezzo nutritivo che dobbiamo elaborare (immondizia, "soluzione di immondizia" - per semplicità faremo senza dettagli), e durante il metabolismo di queste cellule noi da ciascuna di noi riceveremo elettroni e protoni da loro.

Quindi tutto è uguale a quello di una cella a combustibile convenzionale: la cella cede un elettrone e un protone, i protoni vengono inviati attraverso la membrana a scambio protonico alla camera catodica al secondo elettrodo di questa batteria, aggiungendo ossigeno dall'aria “a dallo scarico” prendiamo l'acqua e togliamo l'elettricità ad un circuito esterno. Si chiama cella a combustibile microbica.

È una buona idea ricordare come funziona e funziona una classica cella a combustibile idrogeno-ossigeno. Due elettrodi, un anodo e un catodo (ad esempio, carbonio e rivestito con un catalizzatore - platino), si trovano in un determinato contenitore, diviso in due parti da una membrana a scambio protonico. Forniamo idrogeno all'anodo da una fonte esterna, che si dissocia sul platino e rilascia elettroni e protoni. La membrana non consente il passaggio degli elettroni, ma è in grado di consentire il passaggio dei protoni, che si spostano verso un altro elettrodo: il catodo. Forniamo anche ossigeno (o solo aria) al catodo da una fonte esterna e questo produce scarti di reazione - acqua pura. L'elettricità viene rimossa dal catodo e dall'anodo e utilizzata per lo scopo previsto. Con varie varianti, questo design viene utilizzato nei veicoli elettrici e persino nei gadget portatili per caricare gli smartphone lontano da una presa (come quelli prodotti, ad esempio, dalla società svedese Powertrekk).

In un piccolo contenitore in un mezzo nutritivo c'è un anodo con i microbi. È separato dal catodo da una membrana a scambio protonico in Nafion: con questo marchio questo materiale è prodotto da BASF, che non molto tempo fa era nota a tutti per le sue cassette audio.

Eccola: l'elettricità effettivamente creata dai microbi viventi! Nel prototipo da laboratorio, un singolo LED si accende attraverso un convertitore di impulsi, perché il LED richiede 2-3 volt per accendersi, meno di quanto produce l'MFC. Anche se ci vuole molto tempo per raggiungere il laboratorio di biotecnologia microbica dell’Università Statale di Mosca attraverso corridoi polverosi e selvaggi, non si tratta affatto di un deposito di attrezzature scientifiche sovietiche antidiluviane, come nel caso della stragrande maggioranza dei scienza domestica oggi, ma è ben attrezzata con moderne attrezzature importate. Come qualsiasi cella a combustibile o galvanica, l'MFC produce una piccola tensione, circa un volt. La corrente dipende direttamente dalle sue dimensioni: più grande, più alta. Pertanto dentro

scala industriale

Si presuppongono installazioni di dimensioni piuttosto grandi, collegate in serie a batterie. Secondo Shestakov, gli sviluppi in quest’area iniziarono circa mezzo secolo fa: I “generatori microbici” iniziarono ad essere seriamente studiati alla NASA negli anni Sessanta, non tanto come tecnologia per generare energia, ma come principio efficace riciclare i rifiuti in uno spazio ristretto

Oggi, gli sviluppi russi nel campo della MFC sono il frutto degli sforzi congiunti della Facoltà di Biologia dell'Università Statale di Mosca e della società M-Power World, residente a Skolkovo, che ha ricevuto una sovvenzione per tale ricerca e ha affidato gli sviluppi microbiologici a specialisti specializzati , cioè a noi. Il nostro sistema è già funzionante e produce corrente reale: il compito della ricerca attuale è selezionare la combinazione più efficace di batteri e condizioni in cui l’MTC potrebbe essere ampliato con successo in condizioni industriali e iniziare a essere utilizzato nell’industria del trattamento e del riciclaggio dei rifiuti. "

Non si parla ancora del fatto che le stazioni MFC siano alla pari con le fonti energetiche tradizionali già collaudate. Ora la prima priorità per gli scienziati è riciclare efficacemente i rifiuti organici e non ottenere energia. È semplicemente “caduto così” che sono i batteri produttori di elettricità ad essere i più “voraci” e quindi i più efficaci. E l'elettricità che producono durante il funzionamento è in realtà un sottoprodotto. Deve essere preso dai batteri e “bruciato”, producendone una sorta lavoro utile affinché il bioprocesso proceda il più intensamente possibile. Secondo i calcoli, sarebbe sufficiente che gli impianti di riciclaggio dei rifiuti basati su celle a combustibile microbiche funzionassero senza fonti energetiche esterne.

Tuttavia, nel laboratorio di Shestakov non stanno perseguendo solo la direzione della "spazzatura", ma anche un'altra, puramente energetica. Un biogeneratore di tipo leggermente diverso è chiamato "cella a combustibile del bioreattore": è costruito su principi diversi rispetto all'MFC, ma l'ideologia generale di ricevere corrente dagli organismi viventi, ovviamente, rimane. E ora è già finalizzato principalmente alla produzione di energia in quanto tale.

La cosa interessante è che mentre molti scienziati in tutto il mondo stanno ora studiando le celle a combustibile microbiche come mezzo per distruggere i rifiuti, le celle a combustibile vengono studiate solo in Russia. Quindi non stupitevi se un giorno i cavi della vostra presa di casa non porteranno alle solite turbine di una centrale idroelettrica, ma a un bioreattore di rifiuti.

Il biogas è una fonte di fertilità del giardino. Dai nitriti e nitrati contenuti nel letame e che avvelenano i raccolti, si ottiene l'azoto puro, così necessario per le piante. Quando si lavora il letame nell'impianto, i semi delle erbe infestanti muoiono e quando si fertilizza il giardino con metano fluente (letame e rifiuti organici trattati nell'impianto), si dedicherà molto meno tempo al diserbo.

Biogas – reddito derivante dai rifiuti. Spreco di cibo e il letame che si accumula nell'azienda agricola sono materie prime gratuite per l'impianto di biogas. Dopo aver riciclato i rifiuti che ricevi gas infiammabile, così come fertilizzanti di alta qualità (acidi umici), che sono i componenti principali del chernozem.

Biogas significa indipendenza. Non dipenderai dai fornitori di carbone e gas. Risparmiate anche denaro su questi tipi di carburante.

Il biogas è una fonte di energia rinnovabile. Il metano può essere utilizzato per i bisogni dei contadini e delle aziende agricole: per cucinare; per il riscaldamento dell'acqua; per il riscaldamento delle case (con quantità sufficienti di materia prima - rifiuti organici).

Quanto gas puoi ottenere da un chilogrammo di letame? Considerando che per far bollire un litro d'acqua si consumano 26 litri di gas:

Con un chilogrammo di letame bovino si possono far bollire 7,5-15 litri di acqua;

Usando un chilogrammo di letame suino - 19 litri di acqua;

Usando un chilogrammo di escrementi di uccelli - 11,5-23 litri di acqua;

Con un chilogrammo di cannuccia a impulsi puoi far bollire 11,5 litri di acqua;

Usando un chilogrammo di cime di patate – 17 litri di acqua;

Un chilogrammo di sommità di pomodoro produce 27 litri di acqua.

Il vantaggio innegabile del biogas è la produzione decentralizzata di elettricità e calore.

Oltre al processo di conversione energetica, il processo di bioconversione permette di risolvere altri due problemi. In primo luogo, il letame fermentato rispetto a uso normale, aumenta la resa dei raccolti del 10-20%. Ciò è spiegato dal fatto che durante la lavorazione anaerobica si verifica la mineralizzazione e la fissazione dell'azoto. Con metodi di cottura tradizionali fertilizzanti organici(compostaggio) le perdite di azoto ammontano al 30-40%. La lavorazione anaerobica del letame quadruplica rispetto al letame non fermentato e aumenta il contenuto di azoto ammoniacale (il 20-40% dell'azoto passa sotto forma di ammonio). Il contenuto di fosforo assimilabile raddoppia e costituisce il 50% del fosforo totale.

Inoltre, durante la fermentazione, i semi delle erbe infestanti, che sono sempre contenuti nel letame, muoiono completamente, le associazioni microbiche e le uova di elminti vengono distrutte e l'odore sgradevole viene neutralizzato, ad es. si ottiene l’effetto ambientale che è rilevante oggi.

3. Utilizzo energetico dei rifiuti derivanti dal trattamento delle acque in combinazione con combustibili fossili.

Nei paesi Europa occidentale Da oltre 20 anni siamo attivamente impegnati nella ricerca di soluzioni pratiche al problema dello smaltimento dei rifiuti provenienti dagli impianti di trattamento delle acque.

Una delle tecnologie più comuni per il riciclaggio degli WWS è il loro utilizzo in agricoltura come fertilizzanti. La sua partecipazione numero totale Il TSA varia dal 10% in Grecia al 58% in Francia, con una media del 36,5%. Nonostante la divulgazione di questo tipo di smaltimento dei rifiuti (ad esempio, ai sensi del regolamento UE 86/278/CE), sta perdendo la sua attrattiva poiché gli agricoltori temono l’accumulo nei loro campi. sostanze nocive. Attualmente in diversi paesi l’utilizzo dei rifiuti in agricoltura è vietato, ad esempio in Olanda dal 1995.

L'incenerimento dei rifiuti derivanti dal trattamento delle acque è al terzo posto in termini di volumi di smaltimento dei rifiuti (10,8%). Secondo le previsioni, in futuro la sua quota aumenterà al 40%, nonostante il costo relativamente elevato di questo metodo. La combustione dei fanghi nelle caldaie risolverà il problema problema ambientale associati al suo stoccaggio, ottengono energia aggiuntiva quando lo bruciano e, di conseguenza, riducono la necessità di carburante, risorse energetiche e investimenti. È consigliabile utilizzare i rifiuti semiliquidi per produrre energia nelle centrali termoelettriche come additivo ai combustibili fossili, ad esempio il carbone.

Esistono due tecnologie occidentali più comuni per l'incenerimento del trattamento delle acque reflue:

Combustione separata (combustione in letto fluido liquido (FLB) e forni multistadio);

Co-combustione (nelle centrali elettriche a carbone esistenti o negli impianti di cemento e asfalto) .

Tra i metodi di combustione separata, quello più diffuso è l'uso della tecnologia a strato liquido; Tali tecnologie consentono di garantire una combustione stabile di carburante con un alto contenuto di componenti minerali, nonché di ridurre il contenuto di ossidi di zolfo nei gas di scarico legandoli durante il processo di combustione con calcare o metalli alcalino terrosi contenuti nel carburante cenere.

Ne abbiamo studiati sette opzioni alternative smaltimento dei fanghi Acque reflue, basato sia su nuove tecnologie non tradizionali sviluppate sulla base dell'esperienza russa o europea e prive di utilizzo pratico, sia su tecnologie complete “chiavi in ​​mano”:

1. Combustione in un forno a ciclone basato su forni di essiccazione a tamburo esistenti ma non utilizzati di impianti di trattamento delle acque reflue ( Tecnologia russa- “Tekhenergokhimprom”, Berdsk);

2. Combustione in un forno a ciclone basato su caldaie a tamburo esistenti ma non utilizzate di impianti di trattamento (tecnologia russa - Sibtekhenergo, Novosibirsk e Biyskenergomash, Barnaul);

3. Combustione separata in un nuovo tipo di forno multistadio ( tecnologia occidentale- NESA, Belgio);

4. Combustione separata in un nuovo tipo di forno a letto fluido (tecnologia occidentale - “Segher” (Belgio);

5. Combustione separata in un nuovo forno a ciclone (tecnologia occidentale - Steinmuller (Germania);

6. Co-combustione in una centrale termoelettrica a carbone esistente; stoccaggio dei rifiuti secchi in un impianto di stoccaggio.

L'opzione 7 presuppone che, dopo l'essiccazione, fino al 10% di contenuto di umidità e trattamento termico, i rifiuti del trattamento delle acque, pari a 130mila tonnellate all'anno, sono biologicamente sicuri e verranno stoccati in aree vicine agli impianti di trattamento. Ciò ha tenuto conto della creazione di un sistema chiuso di trattamento delle acque negli impianti di trattamento delle acque con la possibilità di ampliarlo con un aumento del volume dei rifiuti trattati, nonché della necessità di costruire un sistema di approvvigionamento dei rifiuti. I costi di questa opzione sono paragonabili a quelli delle opzioni di incenerimento dei rifiuti.

CONCLUSIONE

Uno dei compiti principali paesi sviluppatiè l’uso razionale ed economico dell’energia. Ciò è particolarmente vero per il nostro Stato, dove esiste una situazione difficile con le risorse di carburante ed energia. A causa dei prezzi elevati e delle riserve limitate di petrolio, gas e carbone, si pone il problema di trovare risorse energetiche aggiuntive.

Uno dei modi efficaci per ottenere energia in futuro potrebbe essere l'uso dei rifiuti solidi domestici come combustibile. L'utilizzo del calore ottenuto dalla combustione dei rifiuti solidi è destinato alla produzione di energia elettrica.

Tra le fonti energetiche rinnovabili basate sui rifiuti agricoli, la biomassa è uno dei sostituti promettenti e rispettosi dell’ambiente dei combustibili minerali nella produzione di energia. Il biogas ottenuto dalla lavorazione anaerobica del letame e dei rifiuti negli impianti di biogas può essere utilizzato per riscaldare stalle, edifici residenziali, serre, per ottenere energia per cucinare, essiccare prodotti agricoli con aria calda, riscaldare l'acqua e generare elettricità utilizzando generatori di gas . Il potenziale energetico complessivo per l’utilizzo dei rifiuti zootecnici basato sulla produzione di biogas è molto ampio e può soddisfare la domanda annuale agricoltura nell'energia termica.

È consigliabile utilizzare i rifiuti semiliquidi derivanti dal trattamento delle acque per produrre energia nelle centrali termoelettriche come additivo ai combustibili fossili, ad esempio il carbone.

BIBLIOGRAFIA

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