28 Oct 2020

Эффективная экология: как современные технологии заставляют свалочный газ работать во благо

Электростанция на биогазе, Тайланд
 

Проблема мусорного загрязнения планеты с каждым годом становится все острее. Из-за резкого роста потребления, произошедшего в последние десятилетия, современный человек производит в сотни раз больше отходов, чем наши предки. По данным Всемирного банка, в 2016 году население Земли произвело более 2 млрд т твердых бытовых отходов (ТБО). А к 2050-му эта цифра может вырасти до 3,4 млрд т. Большая часть мусора по-прежнему оседает на свалках или закапывается на специальных полигонах — в среднем туда отправляется 80% от всего объема ТБО в мире. В России этот показатель еще выше: на свалках оказываются 90% отходов (об этом свидетельствуют данные Министерства природных ресурсов и экологии). В 2019 году площадь российских свалок составила 4 млн гектаров, рассказал вице-премьер РФ Алексей Гордеев на XII российско-германской сырьевой конференции. Большинство мусорных полигонов в нашей стране были построены еще в 70-80-е гг. прошлого столетия. Они не оснащены современным оборудованием и крайне негативно влияют на окружающую среду.

Отравляющий реальность: чем опасен свалочный газ

В условиях свалок и захоронений мусор начинает интенсивно разлагаться, выделяя токсичные вещества. И если на поверхности полигона отсутствует специальное покрытие, газ выходит на поверхность. В составе свалочного газа, помимо основных компонентов — метана CH4 и углекислого газа CO2, — могут присутствовать сероводород, азот и различные органические соединения. В высоких дозах многие из них вредны для человека и окружающей среды. В марте 2018 года в результате выброса газа на мусорном полигоне Ядрово, с симптомами сильного отравления в больницу обратились 50 детей из расположенного неподалеку Волоколамска.

Метан в гораздо большей степени, чем углекислый газ, провоцирует парниковый эффект. Еще одну опасность представляет фильтрат, который образуется после осадков. Вода проникает вглубь свалки и затем ручейками растекается по окрестностям, «прихватив» с собой из разлагающегося мусора различные ядовитые соединения.

Во многих странах принимаются меры по минимизации выбросов свалочных газов. Для того, чтобы токсичные соединения не отравляли природу, на уже существующих свалках устанавливают специальные системы для их улавливания. Речь, как правило, идет о создании вертикальных и горизонтальных скважин в массе отходов, по которым газ направляется в коллектор и далее либо очищается и используется, либо сжигается на факеле. Подобную систему экстренной дегазации два года назад запустили на печально известном полигоне «Кучино». 55 скважин глубиной 30 метров подключены к газосжигательному факелу, который утилизирует в час около 2500 кубометров газа.

Сжигание – один из самых простых способов утилизации газа. Оно устраняет запахи и уменьшает вероятность пожара на территории свалки. В Великобритании и странах Евросоюза все современные полигоны в обязательном порядке оснащены закрытыми факелами. Такие системы экологичнее: в них поддерживается более высокая температура, а также устанавливается определенная длительность сжигания газа. В результате, на выходе практически не остается нежелательных компонентов, к примеру, несгоревших углеводородов.

Парки вместо мусора

Современные технологии позволяют не только защитить природу, но и сделать этот процесс экономически оправданным. Использование свалочного газа как возобновляемого источника энергии отлично вписывается в принципы экономики замкнутого цикла. Пионерами здесь стали США, где еще в 80-е годы насчитывалось несколько десятков электростанций, работающих на свалочном газе.

Сегодня установка на полигонах дегазаторов и аппаратов для сбора биогаза с целью дальнейшего использования его в энергетике становится все популярнее. Правда, в отличие от сжигания, не требующего особой очистки газа, использование его в качестве топлива возможно только после специальной обработки. Параллельно можно устранить негативное воздействие мусора на окружающую среду и превратить бывшую свалку в социальный объект. Чтобы исключить попадание токсичных веществ в окружающую среду, свалку изолируют с помощью различных дренажных систем и изоляционных слоев. Затем полигон приводят к естественному природному виду: сюда привозят почву и высаживают растения. Если работы проведены правильно, восстановленную территорию можно использовать как сельскохозяйственную. Или создать на ней парк. Так, к примеру, поступили в Израиле. В 1998 году здесь закрыли огромную свалку, куда почти полвека свозили весь мусор из Тель-Авива, и объявили международный конкурс на лучший проект по ее рекультивации. Сегодня на месте 60-метровой мусорной горы расположен самый большой в Израиле парк. Для сбора газа в горе пробурены 84 скважины. Энергия от переработки идет на благо расположенного неподалеку в городе Азур текстильного завода и на подсветку самого парка.

Похожим образом поступили в Латвии: огромная свалка, находившаяся всего в нескольких километрах от Риги, к концу 1990-х начала угрожать экологии всего региона. В 2000-х годах совместными усилиями властей Риги и Стопиньского края ее рекультивировали и превратили в экополигон Getlini EKO с сортировочным заводом. В специальных непроницаемых ячейках делают захоронения отходов, не подлежащих переработке. Образующийся в них газ выводится в энергоблок и преобразуется в энергию. Электричество Getlini EKO продает латвийским энергосетям, а тепло позволяет выращивать овощи и цветы в расположенных здесь же теплицах. В год SIA Getlini EKO производит приблизительно 500 тонн томатов. 

Как заработать на утилизации свалочного газа

Строительство биогазовых электростанций – сложная и затратная задача, особенно в случае со свалками, удаленными от полноценной инфраструктуры. Такие проекты требуют инвестиций и часто финансируются правительством или крупными международными организациями.

В США Агентство по охране окружающей среды (EPA) реализует программу по распространению утилизации биогаза (LMOP). Программа предоставляет заинтересованным сторонам консультации, техническую помощь и программное обеспечение, которые позволяют оценить экономическую целесообразность проекта по переработке свалочного газа, а также помогает найти финансирование. В июле 2019 года в США, по данным LMOP, работали 595 объектов по утилизации свалочного газа, из них 429 генерировали электричество на его основе.

При этом рентабельность использования свалочного газа в качестве топлива довольно высока. Сжигание кубометра биогаза по количеству выделяемой теплоты эквивалентно сжиганию 0,8 м3 природного газа, 0,6 л бензина, 0,7 л мазута, 1,5 кг дров или 3 кг брикетированного биотоплива.

На китайском полигоне в окрестностях Пекина в 2007 году был установлен газопоршневой электрогенератор на 500 кВт, который обеспечивал электричеством систему очистки фильтрата. А к 2011 году заработали еще три установки, что увеличило общую мощность электростанции до 2,5 МВт. Это позволяет не только получить электричество, но и сократить выбросы на 37 100 тонн CO2 в год (данные GMI, Global Methane Initiative).  

Мобильные генераторы, которые могут работать в том числе и на биогазе, – гораздо более доступный вариант утилизации свалочного газа, чем строительство электростанций. Такие установки быстро монтируются и обеспечивают электричеством как саму систему, так и соседние объекты. При этом их можно арендовать, а не приобретать в собственность.
Газовый генератор способен преобразовать теплоту от сжигания кубометра биогаза в два киловатт-часа электроэнергии. Дополнительную рентабельность обеспечивает утилизация тепла, которое выделяют генераторы. Этот шаг способен повысить КПД генераторов почти в два раза. Например, можно отапливать 2 Га теплиц только от одного охлаждения генератора, т. е., не сжигая газ специально для получения теплоты. 90 % затрат в себестоимости тепличных овощей – это тепло и удобрения. Потому рядом с биогазовой установкой теплица способна работать с 300−500 % рентабельностью (этот пример отлично иллюстрирует уже упомянутый выше экополигон Getlini EKO).

У подобных проектов в России хорошие перспективы. Грамотная утилизация свалочного газа не только снижает социальную напряженность и улучшает экологическую ситуацию, но и может быть экономически эффективной, особенно в том случае, когда не требует капитальных затрат.

 

 

 

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить Ваш проект

Мы подберем для вас наилучший вариант