Resirkulering av avfall, en måte å generere energi og redde jorden. Energi fra søppel - ubegrenset drivstoff Matsvinn for energi

MUtdanningsdepartementet i Republikken Hviterussland

EE "Hviterussisk nasjonal teknisk universitet»

Test ved disiplin

ENERGISPARING

EMNE: "Metoder for å få energi fra avfall"

Fullført

Alekhno O.N.

Krysset av

Lashchuk E.G.

Minsk 2008

Introduksjon……………………………………………………………………………………………… 3

1. Drivstoffbruk av kommunalt fast avfall (MSW)………………4

2. Biogassteknologi for behandling av husdyravfall……..……..9

3. Energibruk av vannbehandlingsavfall i kombinasjon med fossilt brensel………………………………………………………………..16

Konklusjon……………………………………………………………………………………………….……19

Referanser……………………………………………………………………… 20

INTRODUKSJON

I I det siste V forskjellige land Det søkes aktivt etter energikilder som er alternative til fossilt brensel. For Hviterussland er dette problemet ikke akutt, men det er verdt å merke seg at i land med høyt utviklede energisektorer som har egne ressurser, utfører spesialister slik forskning. Blant effektive måter skaffe energi kan være å skaffe energi fra avfall.

Generelt bør det bemerkes at dette problemet er mangefasettert, fordi det er en enorm mengde avfall, og de er alle forskjellige. Derfor er det umulig å dekke alt i ett verk. For å dekke temaet måter å skaffe energi fra avfall, vil jeg prøve å dekke bare noen få av dem:

For det første muligheten for å bruke fast husholdningsavfall som drivstoff;

For det andre biogassteknologiens muligheter for behandling av husdyravfall;

For det tredje energibruken av vannbehandlingsavfall i kombinasjon med fossilt brensel.

1. Drivstoffbruk av kommunalt fast avfall (MSW).

En av de effektive måtene å skaffe energi i fremtiden kan være bruk av kommunalt fast avfall (MSW) som drivstoff. Fordelen med husholdningsavfall er at du ikke trenger å lete etter det, du trenger ikke å gruve det, men i alle fall må det destrueres - noe som krever mye innsats. Penger. Derfor tillater en rasjonell tilnærming her ikke bare å skaffe billig energi, men også å unngå unødvendige kostnader.

Den målrettede industrielle bruken av kommunalt fast avfall som drivstoff begynte med byggingen av den første "forbrenningsovnen" nær London i 1870. Den aktive bruken av fast avfall som energiråstoff begynte imidlertid først på midten av 1970-tallet på grunn av den stadig dypere energikrisen. Det ble beregnet at ved brenning av ett tonn avfall kan man oppnå 1300-1700 kW/t termisk energi eller 300-550 kW/t elektrisitet.

Det var i denne perioden at byggingen av store avfallsforbrenningsanlegg begynte i Madrid, Berlin, London, samt i land med relativt lite areal og høy befolkningstetthet. I 1992 var det rundt 400 anlegg i verden som brukte forbrenning av fast avfall til å produsere damp og generere elektrisitet. I 1996 nådde antallet 2400.

I vårt land termisk behandling Fast avfall begynte i 1972, da 10 førstegenerasjons avfallsforbrenningsanlegg ble installert i åtte byer i USSR. Disse anleggene hadde praktisk talt ingen gassrensing og brukte nesten ingen generert varme. Foreløpig er de utdaterte og oppfyller ikke moderne miljøkrav. I denne forbindelse er de fleste av disse fabrikkene stengt, og resten er gjenstand for gjenoppbygging.

Tre slike bedrifter ble bygget i Moskva. Avfallsforbrenningsanlegg nr. 2 (MSZ-2) ble bygget i 1974 for å brenne usortert kommunalt fast avfall i et volum på 73 tusen tonn per år. Den hadde to teknologiske linjer, inkludert kjeler fra det franske selskapet KNIM og elektriske utskillere.

Beslutningen fra Moskva-regjeringen om å rekonstruere MSZ-2 krevde en økning i anleggets kapasitet til 130 tusen tonn avfall per år, samtidig som man reduserte mengden skadelige utslipp i miljø og dermed forbedres miljøsituasjon i virksomhetens område. For å klare denne oppgaven ble igjen det franske selskapet KNIM involvert, som skulle utvikle og levere tre moderniserte teknologiske linjer med en kapasitet for forbrennt fast avfall på 8,33 t/t hver.

I tillegg var det planlagt å bruke varmen fra brenning av kommunalt fast avfall til å generere elektrisitet.

Basert på resultatene av driften av den rekonstruerte første fasen av anlegget, bestående av to produksjonslinjer, kan det fastslås at alle kravene ovenfor er oppfylt, nemlig:

1. Produktiviteten til MSZ ble økt til 80 tusen tonn fast avfall per år, og med igangkjøringen av den tredje teknologiske linjen - opp til 130 tusen tonn per år.

2. Utslipp av dioksiner og furaner ble redusert til europeiske standarder (0,1 ng/nm3): for det første ved å optimalisere avfallsforbrenningen på en Martin-rist; for det andre ved å øke høyden på kjeleovnen, noe som sikrer den nødvendige to-sekunders opphold av røykgassene ved en temperatur over 850°C for dekomponering av dioksiner til furaner dannet under forbrenning; og for det tredje på grunn av innføringen av aktivert karbon i røykgassene, som absorberer sekundært dannede dioksiner.

3. Europeiske standarder for rensing av røykgasser fra S02, HCl, HF er sikret takket være installasjonen av en "halvtørr" reaktor i det teknologiske opplegget for forbrenning av fast avfall og innføring av kalkmelk tilberedt fra lo inn i den en sprayturbin Høy kvalitet.

4. Ved å installere et posefilter ble en høy grad av rensing av røykgasser fra flyveaske og gassrenseprodukter oppnådd: støvkonsentrasjonen er mindre enn 10 mg/nm3.

5. Takket være bruken av nitrogenoksid (NOx) undertrykkelsesteknologi utviklet av Statens akademi olje og gass oppkalt etter. I.M. Gubkin, de oppnådde indikatorene for deres utslipp er på nivå med de beste utenlandske prøvene (mindre enn 80 mg/nm3).

6. Under rekonstruksjonen av anlegget ble det installert tre turbogeneratorer med en kapasitet på 1,2 MW hver, som sikret driften uten ekstern strømforsyning, med overføring av overskuddsenergi til bynettet.

7. Ledelse teknologisk prosess avfallsforbrenning utføres av en operatør fra en automatisert arbeidsstasjon. Automatisert prosesskontrollsystem er enhetlig system kontroll og styring av både hoved- og hjelpeutstyr til anlegget.

Et fundamentalt nytt avfallsforbrenningsanlegg for Russland med en kapasitet på 300 tusen tonn fast avfall per år ble bygget i Moskva på begynnelsen av 2000-tallet. Anlegget består av avdelinger for klargjøring og sortering av avfall, brenning av ikke-resirkulerbart fast avfall, rensing av røykgasser fra skadelige urenheter, aske- og slaggbehandling, kraftaggregat og andre hjelpeavdelinger. Det teknologiske opplegget til anlegget for behandling av den ikke-resirkulerbare delen av avfallet inkluderer tre teknologiske linjer med ovner med fluidisert lag, kjeler med en kapasitet på 22-25 t/t, gassrenseutstyr og to turbiner på 6 MW hver.

Anlegget har innført manuell og mekanisk sortering av fast avfall og knusing av det. Teknologien gjør det for det første mulig å velge verdifulle råvarer til sin resirkulering for det andre å velge matfraksjonen av avfall for påfølgende kompostering; for det tredje, velg råvarer som representerer miljøfare når det er brent; og til slutt, forbedre den termiske og miljømessige ytelsen til råvarer beregnet på forbrenning. Takket være dette preparatet når den nedre brennverdien til fast avfall 9 MJ/kg, og når det gjelder innholdet av aske, fuktighet, svovel og nitrogen, tilsvarer egenskapene praktisk talt egenskapene til brunkull nær Moskva.

Det skal imidlertid bemerkes at de lave dampparametrene som brukes i forbrenningsanlegg for husholdningsavfall reduserer de spesifikke indikatorene for elektrisitetsproduksjon betydelig sammenlignet med dampkraftverk. Bruken av lignende kraft- og dampparametere i avfallsforbrenningsanlegg er begrenset av råvarens egenskaper: klumpbrensel, lavt smeltepunkt for aske og de korrosive egenskapene til røykgasser som produseres under forbrenning.

En betydelig økning i effektiviteten ved bruk av fast avfall som drivstoff for å generere elektrisitet og oppnå spesifikke indikatorer nær kommersielt brukte termiske kraftverk kan tilsynelatende oppnås gjennom delvis erstatning av energibrensel med husholdningsavfall.

I dette tilfellet, når du brenner brunkull ved termiske kraftverk, er det tilrådelig å bruke forovner for å brenne kommunalt fast avfall med retningen av røykgassene produsert i forovnen inn i forbrenningsrommet til den eksisterende kjeleenheten. Når du brenner naturgass ved termiske kraftverk, er det tilrådelig å bruke en installasjon for gassifisering av fast avfall med påfølgende rensing av det resulterende produktet - gass og dens forbrenning i ovnene til kjeler som opererer på naturgass. Et dampkraftverk brukt ved termiske kraftverk som har vært brukt i årevis er bevart i sin opprinnelige form.

Det vil si at det foreslås å utvikle en kombinert (integrert) layout av termiske kraftverk for forbrenning naturlig brensel og fast husholdningsavfall. Andelen fast avfall i form av varme kan være omtrent 10 % av kjelens termiske effekt. I dette tilfellet, bare på grunn av økte dampparametere og økt kraft til kjeler og turbiner, vil effektiviteten ved bruk av husholdningsavfall øke med 2-3 ganger.

Viktig økonomisk effekt kan oppnås ved å redusere kapitalinvesteringer gjennom bruk av eksisterende infrastruktur ved termiske kraftverk og redusere kostnader for gassrenseutstyr.

Viktig økonomisk faktor er også det energi brensel, inkludert brunkull, som har tilnærmet tilsvarende energiindikatorer som kommunalt fast avfall, må kjøpes, men fast avfall tvert imot aksepteres med et pengetillegg.

For å løse problemet med begrenset fossilt brensel, jobber forskere over hele verden med å skape og kommersialisere alternative energikilder. OG vi snakker om ikke bare om de velkjente vindturbinene og solcellepanelene. Gass og olje kan erstattes av energi fra alger, vulkaner og menneskelige skritt. Recycle har valgt ut ti av fremtidens mest interessante og miljøvennlige energikilder.

Joule fra turnstiles

Tusenvis av mennesker passerer hver dag gjennom svingkorsene ved inngangen til jernbanestasjonene. På en gang kom flere forskningssentre rundt om i verden opp med ideen om å bruke strømmen av mennesker som en innovativ energigenerator. Det japanske selskapet East Japan Railway Company bestemte seg for å utstyre hver svingkors på jernbanestasjoner med generatorer. Installasjonen fungerer på en togstasjon i Shibuya-distriktet i Tokyo: piezoelektriske elementer er bygget inn i gulvet under svingkorkene, som genererer elektrisitet fra trykket og vibrasjonen de mottar når folk tråkker på dem.

En annen "energiturstile"-teknologi er allerede i bruk i Kina og Nederland. I disse landene bestemte ingeniører seg for å ikke bruke effekten av å presse piezoelektriske elementer, men effekten av å skyve dreiekorshåndtak eller turnstile-dører. Konseptet til det nederlandske selskapet Boon Edam går ut på å bytte ut standarddører ved inngangen til kjøpesentre(som vanligvis jobber på et fotocellesystem og begynner å snurre seg selv) på dørene, som den besøkende må dytte og dermed produsere strøm.

Slike generatordører har allerede dukket opp i det nederlandske senteret Natuurcafe La Port. Hver av dem produserer rundt 4600 kilowattimer energi per år, noe som ved første øyekast kan virke ubetydelig, men fungerer som et godt eksempel på en alternativ teknologi for å generere strøm.

Tusenvis av tonn søppel kastes hver dag og forurenser planeten vår. For å rette opp dagens situasjon, lages ulike teknologier for behandling av avfallsråvarer. Mange produkter sendes til sekundær produksjon, hvor nye produkter lages fra dem. Slike teknikker gjør det mulig å spare på kostnader ved kjøp av nye råvarer, motta ekstra inntekter fra salg, og gjør det også mulig å rense verden for avfallskomponenter.

Det finnes metoder som du ikke bare kan lage resirkulerbare materialer med, de er rettet mot å hente energi fra avfall. For disse formålene utvikles spesialiserte mekanismer, takket være hvilke termiske ressurser og elektrisitet skapes.

Det er utviklet enheter som kan konvertere ett tonn av det mest skadelige avfallet til 600 kW elektrisitet. Sammen med dette vises 2 Gcal varmeenergi. Disse enhetene er for tiden etterspurt, da det antas at dette er den mest kostnadseffektive og raske tilbakebetalingsinvesteringen.

Slike mekanismer er dyre, men investeringen finansielle ressurser gi ytterligere besparelser på materialer og betydelige inntekter fra fortjeneste gjennom salg av energi. Det investerte beløpet vil bli tilbakebetalt mange ganger av inntekten som mottas.

Det er flere måter avfall omdannes til energi.

— Brenner

Det regnes som den mest populære metoden for deponering av fast avfall, som har blitt brukt siden 1800-tallet. Denne metoden tillater ikke bare å redusere mengden avfall, men gir også hjelpeenergiressurser som kan brukes i varmesystemet, så vel som i produksjon av elektrisitet. Det er ulemper med denne teknologien, som inkluderer utslipp av skadelige komponenter i miljøet.

Når fast avfall brennes, dannes det opptil 44 % av aske- og gassprodukter. TIL gassformige stoffer kan inkludere karbondioksid med vanndamp og alle slags urenheter. På grunn av at forbrenning skjer kl temperaturforhold ved 800-900 grader, så inneholder den resulterende gassblandingen organiske forbindelser.

— Termokjemisk teknologi

Denne metoden har stort beløp fordeler sammenlignet med forrige versjon. Fordeler inkluderer økt effektivitet når det gjelder å forebygge forurensning omkringliggende atmosfære. Dette skyldes det faktum at bruken av denne teknologien ikke er ledsaget av produksjon av biologisk aktive komponenter, så ingen miljøskade er forårsaket.

Det genererte avfallet er utstyrt med en høy tetthet, noe som indikerer en reduksjon i volumet av avfallsmasse, som deretter sendes til deponering i deponier spesielt utstyrt for dette formålet. Det er også verdt å merke seg at teknikken gir rett til å behandle et økt antall varianter av råvarer. På grunn av det er det mulig å samhandle ikke bare med solide variasjoner, men også med dekk, polymerkomponenter og spilloljer med mulighet for å utvinne et drivstoffprodukt for skip fra hydrokarbonelementer. Dette er en betydelig fordel, siden de produserte petroleumsproduktene er preget av økt likviditet og høy prislapp.

Blant de negative kvalitetene er utgifter til kjøp av teknologiske enheter og økte krav til kvaliteten på resirkulerbare materialer. Kostnaden for mekanismene som resirkulerbare materialer kan behandles gjennom er høye, noe som symboliserer de store kostnadene ved å utstyre bedriften.

— Fysisk-kjemiske metoder

Dette er en annen prosess som produserer energi fra avfall. Takket være denne manipulasjonen er det mulig å omdanne avfallsblandingen til et biodieseldrivstoffprodukt. Det er vanlig å bruke avfallsmaterialer som et derivatmateriale. vegetabilske oljer og bearbeiding av ulike typer fett av animalsk eller vegetabilsk opprinnelse.

— Biokjemiske metoder

Med deres hjelp er det mulig å transformere komponenter av organisk opprinnelse til varmeenergi og elektrisitet takket være bakterier. Utvinning og utnyttelse av biogass, som oppstår under dekomponering av naturlige komponenter i fast avfall, utnyttes oftest direkte på deponi. All handlingen utføres i en reaktor, hvor det er spesielle varianter av bakterier som omdanner organisk materiale til etanol med biogass.

Avfall til energi

På den internasjonale utstillingen Wasma vil alle interesserte kunne lære mer om resirkuleringsverdenen og kjøpe passende utstyr til seg selv. Hele utvalget av enheter som kan brukes til å utvinne energikilder fra avfall vil bli presentert på stedet.

Besøkende får unike muligheter:

• Få lønnsomt tilbud fra kjente selskaper. Alle varemerker er rettet mot gjensidig fordelaktig samarbeid og utvide kundebasen.
• Bli kjent med flere modifikasjoner av produkter på samme tid, studer dem spesifikasjoner og sammenligne indikatorene. Ved behov kan du få faglige råd om alle problemstillinger som dukker opp.
• Kontakt serviceorganisasjoner som tilbyr igangkjøring og service.
• Kjøp nye enheter eller finn nødvendige komponenter til eksisterende utstyr. Arrangementet vil demonstrere ikke bare utstyret, men også alle nødvendige komponenter for normal funksjon.

Området vil være av interesse for gjester fra ulike aktivitetsfelt, siden energiressurser utvinnes fra husholdningsavfall eller industriavfall, sammen med produkter fra medisinsk og petrokjemisk industri. Når slik avfallsmasse brennes, dannes biogass sammen med pyrolysegass. Utstillingen vil inneholde enheter for slike aktiviteter, som vanligvis kalles pyrolysekomplekser.

Å motta energi fra levende vesener vekker primitive assosiasjoner for mange – med en hest som bærer en last, eller en hamster som snur en liten dynamo gjennom hjulet sitt. Noen andre vil huske skoleopplevelsen med elektroder som sitter fast i en appelsin, og danner et slags "levende batteri"... Men i denne forbindelse er arbeidet til våre mye mindre "brødre" - bakterier mye mer effektivt!

"Søppelproblemet" på global skala er mye mer betydelig enn det kan virke for en gjennomsnittsperson, til tross for at det ikke er like åpenbart som andre miljøgrusomheter som de liker å snakke om i forskjellige typer "skandaler-sensasjoner- undersøkelser». 26 millioner tonn per år - dette er bare Moskva og bare husholdningsavfall! Og selv om vi flittig sorterer alt og deretter resirkulerer det, vil ikke mengden organisk avfall reduseres, siden det utgjør omtrent 70 % av all søppel som produseres av menneskeheten. Og jo mer utviklet landets økonomi, jo mer organisk husholdningsavfall er det. Ingen mengde prosessering kan beseire denne skremmende massen. Men i tillegg til husholdningsavfall er det enorme mengder industriavfall - avløpsvann, matproduksjonsavfall. De inneholder også en merkbar mengde organisk materiale.

En lovende retning i kampen mot organisk søppel som overvelder planeten er mikrobiologi. Det folk ikke spiser ferdig, spiser mikrober selve prinsippet har vært kjent i lang tid. Men i dag er problemet dens effektive bruk, som er det forskerne fortsetter å jobbe med. Det er enkelt å "mate" en halvspist hamburger til mikrober i en krukke! Men dette er ikke nok. Vi trenger en teknologi som lar bakterier raskt og produktivt behandle tusener og millioner av tonn avfall uten ekstra kostnader, uten dyre strukturer og katalysatorer, hvis kostnad negerer den endelige koeffisienten nyttig handling denne prosessen. Dessverre er de fleste teknologier som bruker bakterier til å behandle avfall i dag enten ulønnsomme, uproduktive eller vanskelige å skalere.

For eksempel er en av de velkjente og velutviklede teknologiene for behandling av avfall ved hjelp av bakterier metoden for å produsere biogass, kjent for mange utenlandske bønder. Husdyrgjødsel råtnes ved hjelp av mikrober, som frigjør metan, som samles i en enorm boblepose. Systemet driver og produserer gass egnet for oppvarming av samme gård gjennom elektrisitet generert av en gassturbingenerator eller direkte ved forbrenning. Men et slikt kompleks kan ikke skaleres rent teknologisk. Passer for en gård eller landsby, for stor by- ikke nå lenger. Dessuten, i motsetning til gjødsel, inneholder byavfall mange giftige komponenter. Disse giftige stoffer havner i gassfasen på samme måte som nyttig metan, og den endelige "blandingen" viser seg å være svært forurenset.

Vitenskapen står imidlertid ikke stille - en av de mest lovende teknologiene som nå er av interesse for forskere over hele verden (inkludert sannsynligvis de beryktede britiske) er bruken av såkalte "elektrisitetsproduserende bakterier", som er en av de beste avfallsspisere, som samtidig produserer strøm fra denne ubehagelige prosessen fra et menneskelig synspunkt. På overflaten av cellemembranen til en slik bakterie er det et protein kalt cytokrom, som det dannes en elektrisk ladning på. Under prosessen med metabolisme "dumper" bakterien et elektron på overflaten av cellen sin og genererer det neste - og så videre om og om igjen. Mikroorganismer med slike egenskaper (for eksempel geobacter) har vært kjent i lang tid, men praktisk anvendelse deres elektriske evner ble ikke funnet.

Hva gjør mikrobiologer? Andrey Shestakov, en forsker ved Institutt for mikrobiologi, Biologisk fakultet, Moskva statsuniversitet og leder av Laboratory of Microbial Biotechnology, fortalte Computerra om dette:

"Vi tar en elektrode-anode, dekker overflaten med celler av elektrokjemiske mikroorganismer, plasserer den i stedet for hydrogen i et næringsmedium som vi trenger å behandle (søppel, "søppelløsning" - for enkelhets skyld vil vi klare oss uten detaljer), og under metabolismen til disse cellene vi fra hver av vi vil motta elektroner og protoner fra dem.

Da er alt det samme som i en konvensjonell brenselcelle - cellen gir fra seg et elektron og et proton, protonene sendes gjennom protonutvekslingsmembranen til katodekammeret til den andre elektroden til dette batteriet, og tilfører oksygen fra luften "ved eksosen» får vi vann, og vi fjerner strøm til en ekstern krets. Det kalles en mikrobiell brenselcelle.

Det er en god idé å huske hvordan en klassisk hydrogen-oksygen brenselcelle fungerer og fungerer. To elektroder, en anode og en katode (for eksempel karbon og belagt med en katalysator - platina), er plassert i en bestemt beholder, delt i to deler av en protonutvekslingsmembran. Vi leverer hydrogen til anoden fra en ekstern kilde, som dissosierer på platina og frigjør elektroner og protoner. Membranen lar ikke elektroner passere gjennom, men er i stand til å la protoner passere gjennom, som beveger seg til en annen elektrode - katoden. Vi leverer også oksygen (eller bare luft) til katoden fra en ekstern kilde, og den produserer reaksjonsavfall - rent vann. Elektrisitet fjernes fra katoden og anoden og brukes til det tiltenkte formålet. Med ulike variasjoner brukes denne designen i elektriske kjøretøy, og til og med i bærbare dingser for lading av smarttelefoner vekk fra et uttak (slik, for eksempel, produsert av det svenske selskapet Powertrekk).

I en liten beholder i et næringsmedium er det en anode med mikrober. Det er atskilt fra katoden av en protonutvekslingsmembran laget av Nafion - under dette merkenavnet er dette materialet produsert av BASF, som for ikke så lenge siden var kjent for alle for sine lydkassetter. Her er den – elektrisitet som faktisk er skapt av levende mikrober! I laboratorieprototypen lyser en enkelt LED fra den gjennom en pulsomformer, fordi LED-en krever 2-3 volt for å tenne – mindre enn det MFC-en produserer. Selv om det tar ganske lang tid å komme seg til det mikrobielle bioteknologiske laboratoriet ved Moskva statsuniversitet i den dype kjelleren gjennom støvete og ville korridorer, er det slett ikke et oppbevaringssted for antediluviansk sovjetisk vitenskapelig utstyr, slik tilfellet er med det store flertallet av innenlandsvitenskap i dag, men er godt utstyrt med moderne importert utstyr.

Som enhver brensel eller galvanisk celle, produserer MFC en liten spenning - omtrent en volt. Strømmen avhenger direkte av dens dimensjoner - jo større, jo høyere. Derfor i industriell skala Det forutsettes at det er ganske store installasjoner, seriekoblet til batterier.

I følge Shestakov begynte utviklingen i dette området for omtrent et halvt århundre siden:

"Mikrobielle generatorer" begynte å bli seriøst studert ved NASA på sekstitallet, ikke så mye som en teknologi for å generere energi, men som en effektivt prinsipp resirkulering av avfall i et trangt rom romskip(selv da prøvde de så langt det var mulig å beskytte verdensrommet mot rusk, og fortsatte skamløst å forurense jorden...!) Men teknologien ble født og etter det forble den faktisk i komatøs tilstand i mange år, det var få mennesker som trengte det i virkeligheten. For 4-5 år siden fikk den imidlertid en ny vind - siden det var et betydelig behov for det i lys av de millioner av tonn søppel som forsøplet planeten vår, så vel som i lys av utviklingen av ulike relaterte teknologier, som antagelig gjør det mulig å gjøre mikrobielle brenselceller til et ikke-laboratorieeksotisk "skrivebordsformat", men ekte industrielle systemer som tillater behandling av betydelige mengder organisk avfall.

I dag er russisk utvikling innen MFC frukten av felles innsats fra Fakultet for biologi ved Moscow State University og M-Power World-selskapet, en innbygger i Skolkovo, som mottok et stipend for slik forskning og outsourcet mikrobiologisk utvikling til spesialiserte spesialister , altså til oss. Systemet vårt fungerer allerede og produserer reell strøm - oppgaven til dagens forskning er å velge den mest effektive kombinasjonen av bakterier og forhold som MTC med hell kan skaleres opp under industrielle forhold og begynne å brukes i avfallsbehandlings- og resirkuleringsindustrien. ”

Det er ennå ikke snakk om at MFC-stasjoner er på nivå med allerede utprøvde tradisjonelle energikilder. Nå er førsteprioriteten for forskere å effektivt resirkulere bioavfall, og ikke å skaffe energi. Det "bare så skjedde" at det er de elektrisitetsproduserende bakteriene som er de mest "griske", og derfor de mest effektive. Og strømmen de produserer under drift er faktisk et biprodukt. Det må tas fra bakterier og "brennes", og produsere en slags nyttig arbeid for at bioprosessen skal forløpe så intensivt som mulig. Ifølge beregninger viser det seg at det vil være nok for avfallsgjenvinningsanlegg basert på mikrobielle brenselceller å operere uten eksterne energikilder.

I Shestakovs laboratorium forfølger de imidlertid ikke bare "søppel"-retningen, men også en annen - ren energi. En biogenerator av en litt annen type kalles en "bioreaktorbrenselcelle" - den er bygget på andre prinsipper enn MFC, men den generelle ideologien om å motta strøm fra levende organismer forblir selvfølgelig. Og nå er det allerede først og fremst rettet mot energiproduksjon som sådan.

Det som er interessant er at mens mange forskere rundt om i verden nå studerer mikrobielle brenselceller som et middel til å ødelegge avfall, studeres brenselceller bare i Russland. Så ikke bli overrasket om en dag ledningene fra hjemmekontakten din ikke fører til de vanlige turbinene til et vannkraftverk, men til en avfallsbioreaktor.

Biogass er en kilde til hagefruktbarhet. Fra nitrittene og nitratene som finnes i gjødsel og som forgifter avlingene dine, oppnås rent nitrogen, som er så nødvendig for planter. Ved behandling av gjødsel i installasjonen dør ugressfrø, og når du gjødsler hagen med flytende metan (gjødsel og organisk avfall behandlet i installasjonen), vil du bruke mye mindre tid på å luke.

Biogass – inntekt fra avfall. Matavfall og gjødsel som samler seg på gården er gratis råstoff til biogassanlegget. Etter resirkulering av avfallet du mottar brennbar gass, samt høykvalitets gjødsel (humussyrer), som er hovedkomponentene i chernozem.

Biogass betyr uavhengighet. Du vil ikke være avhengig av kull- og gassleverandører. Du sparer også penger på denne typen drivstoff.

Biogass er en fornybar energikilde. Metan kan brukes til behovene til bønder og gårder: til matlaging; for oppvarming av vann; for oppvarming av boliger (med tilstrekkelige mengder råstoff - bioavfall).

Hvor mye gass kan du få fra ett kilo gjødsel? Basert på det faktum at det forbrukes 26 liter gass for å koke en liter vann:

Med ett kilo storfegjødsel kan du koke 7,5-15 liter vann;

Bruk av ett kilo grisegjødsel - 19 liter vann;

Bruk av ett kilo fugleskitt - 11,5-23 liter vann;

Med ett kilo pulshalm kan du koke 11,5 liter vann;

Bruk av ett kilo potettopper – 17 liter vann;

Ett kilo tomattopper gir 27 liter vann.

Den ubestridelige fordelen med biogass er desentralisert produksjon av elektrisitet og varme.

I tillegg til energikonverteringsprosessen lar biokonverteringsprosessen oss løse ytterligere to problemer. For det første fermentert gjødsel i forhold til normal bruk, øker avlingene med 10-20%. Dette forklares med det faktum at under anaerob prosessering skjer mineralisering og nitrogenfiksering. Med tradisjonelle matlagingsmetoder organisk gjødsel(kompostering) nitrogentap utgjør 30-40 %. Anaerob bearbeiding av gjødsel firdobles - sammenlignet med ufermentert gjødsel - øker innholdet av ammoniakknitrogen (20-40 % av nitrogenet går i ammoniumform). Innholdet av assimilerbart fosfor dobles og utgjør 50 % av det totale fosforet.

I tillegg, under gjæring, dør ugressfrø, som alltid er inneholdt i gjødsel, fullstendig, mikrobielle assosiasjoner og helminth-egg blir ødelagt, og den ubehagelige lukten nøytraliseres, dvs. den miljøeffekten som er aktuell i dag oppnås.

3. Energibruk av vannbehandlingsavfall i kombinasjon med fossilt brensel.

I land Vest-Europa I mer enn 20 år har vi vært aktivt engasjert i praktiske løsninger på problemet med avfallshåndtering fra vannbehandlingsanlegg.

En av de vanlige teknologiene for resirkulering av WWS er ​​bruken av dem i landbruket som gjødsel. Hennes andel i totalt antall TSA varierer fra 10 % i Hellas til 58 % i Frankrike, med et gjennomsnitt på 36,5 %. Til tross for populariseringen av denne typen avfallshåndtering (for eksempel i henhold til EU-forordning 86/278/EC), mister den sin attraktivitet ettersom bøndene frykter opphopning i åkrene sine. skadelige stoffer. For tiden er bruk av avfall i landbruket forbudt i en rekke land, for eksempel i Holland siden 1995.

Forbrenning av vannbehandlingsavfall ligger på tredjeplass når det gjelder avfallsmengder (10,8 %). I følge prognosen vil andelen i fremtiden øke til 40%, til tross for de relativt høye kostnadene ved denne metoden. Brennende slam i kjeler vil løse miljøproblem forbundet med lagringen, skaffe ekstra energi når du brenner den, og følgelig redusere behovet for drivstoff og energiressurser og investeringer. Det er tilrådelig å bruke halvflytende avfall for å generere energi ved termiske kraftverk som tilsetning til fossilt brensel, for eksempel kull.

Det er to vanligste vestlige teknologier for forbrenning av avløpsvann:

Separat forbrenning (forbrenning i et flytende fluidisert sjikt (FLB) og flertrinns ovner);

Samfyring (i eksisterende kullkraftverk eller i sement- og asfaltverk) .

Blant metodene for separat forbrenning er bruken av væskelagsteknologi populært; Slike teknologier gjør det mulig å sikre stabil forbrenning av drivstoff med høyt innhold av mineralkomponenter, samt å redusere innholdet av svoveloksider i avgassene ved å binde dem under forbrenningsprosessen med kalkstein eller jordalkalimetaller inneholdt i drivstoffet aske.

Vi studerte syv alternative alternativer slamdeponering Avløpsvann, basert både på nye utradisjonelle teknologier utviklet på grunnlag av russisk eller europeisk erfaring og uten praktisk bruk, så vel som på komplette "nøkkelferdige" teknologier:

1. Forbrenning i en syklonovn basert på eksisterende, men ikke brukte trommeltørkeovner i avløpsrenseanlegg ( Russisk teknologi- "Tekhenergokhimprom", Berdsk);

2. Forbrenning i en syklonovn basert på eksisterende, men ikke brukte trommelkjeler av behandlingsanlegg (russisk teknologi - Sibtekhenergo, Novosibirsk og Biyskenergomash, Barnaul);

3. Separat forbrenning i en ny type flertrinnsovn ( vestlig teknologi- NESA, Belgia);

4. Separat forbrenning i en ny type virvelsjiktovn (vestlig teknologi - "Segher" (Belgia);

5. Separat forbrenning i en ny syklonovn (vestlig teknologi - Steinmuller (Tyskland);

6. Samfyring ved et eksisterende kullfyrt termisk kraftverk; lagring av tørket avfall i et lager.

Alternativ 7 forutsetter at etter tørking opp til 10 % fuktighetsinnhold og varmebehandling, vannbehandlingsavfall i en mengde på 130 tusen tonn per år er biologisk trygt og vil bli lagret i områder ved siden av behandlingsanleggene. Dette tok hensyn til opprettelsen av et lukket vannbehandlingssystem ved vannbehandlingsanlegg med mulighet for å utvide det med en økning i volumet av behandlet avfall, samt behovet for å bygge et avfallsforsyningssystem. Kostnadene ved dette alternativet er sammenlignbare med alternativer for avfallsforbrenning.

KONKLUSJON

En av hovedoppgavene utviklede land er rasjonell og økonomisk bruk av energi. Dette gjelder spesielt for vår stat, hvor det er en vanskelig situasjon med drivstoff og energiressurser. På grunn av høye priser og begrensede reserver av olje, gass og kull, oppstår problemet med å finne ytterligere energiressurser.

En av de effektive måtene å skaffe energi i fremtiden kan være bruk av fast husholdningsavfall som drivstoff. Bruk av varme fra forbrenning av fast avfall er ment å generere elektrisitet.

Blant fornybare energikilder basert på landbruksavfall er biomasse en av de lovende og miljøvennlige erstatningene for mineralbrensel i energiproduksjonen. Biogass oppnådd som et resultat av anaerob prosessering av husdyrgjødsel og avfall i biogassanlegg kan brukes til å varme opp husdyrbygg, boligbygg, veksthus, for å skaffe energi til matlaging, tørking av landbruksprodukter med varmluft, oppvarming av vann og generering av elektrisitet ved hjelp av gassgeneratorer . Det samlede energipotensialet for bruk av husdyravfall basert på biogassproduksjon er svært stort og kan dekke den årlige etterspørselen Jordbruk i termisk energi.

Det er tilrådelig å bruke halvflytende avfall fra vannbehandling for å produsere energi ved termiske kraftverk som tilsetning til fossilt brensel, for eksempel kull.

BIBLIOGRAFI

1. Bobovich B.B., Ryvkin M.D. Biogassteknologi for behandling av husdyravfall / Bulletin of the Moscow State Industrial University. nr. 1, 1999.

2. Shen M. Compogaz - en metode for gjæring av bioavfall / "Metronome", nr. 1-2, 1994, s. 41.

3. Vurdering av energipotensialet ved bruk av avfall i Novosibirsk-regionen: Institutt for energieffektivitet. - http://www.rdiee.msk.ru.

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