XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится в среднем около 1 тонны мусора в год. Большая часть бытового мусора не разлагается в естественных условиях или имеет длительный срок разложения. Поэтому проблема утилизации и переработки бытовых отходов становится все более актуальной. Данный вопрос имеет огромное значение и с точки зрения экологии, как минимизировать загрязнение окружающей среды при переработке и уничтожении. Эта проблема может быть решена путем разработки эффективного мусороперерабатывающего аппарата нового типа.

Сегодня в мире работает около 40 тысяч мусоросжигающих заводов. В результате в атмосферу попадает огромное количество диоксинов и цианидов. Лауреат премии «Глобальная энергия», известный учёный, академик Филипп Рутберг уверен, что мусор можно перерабатывать и более цивилизованным способом. Он предлагает решение, связанное с возобновляемой энергетикой. Это одновременно и решение проблемы мусора.

Огромные площади мирового океана, например, загажены пластиком. За 80 лет накопились целые острова величиной с Техас. Пластик измельчается под воздействием ультрафиолета, но не разлагается. А пластик – это хлор в каком-то смысле. Он отравляет местных жителей, я имею в виду рыб. А от мирового океана 3 миллиарда людей, между прочим, кормится. И у берегов это всё накапливается. Проблема дичайшая.

А для нас пластик – идеальное сырьё.

Мусор везде, не только в океане. Например, в Нью-Йорке каждый человек «производит» 4 килограмма в день только бытовых отходов. А муниципальные отходы включают в себя многое другое. Отходы сельского хозяйства в огромном количестве, водоросли, сельскохозяйственные отходы, токсичные отходы и др. Их и сейчас используют, но часть из них сама по себе не горит. Надо либо жидкое топливо, либо газы добавлять, чтобы уничтожить всё это.

Какие сегодня существуют методы переработки этих отходов? Допустим, сложить в кучу, ждать, пока сгниёт. Но, во-первых, не всё гниёт, во-вторых, в процессе гниения выделяются вредные вещества , включая диоксины, страшные канцерогены, в атмосферу и почвенные воды. Процесс медленный и опасный.

Второй способ (в основном у нас принят) – вывести в лес и свалить. В результате всё кругом загрязнено.

Более цивилизованный способ – сжигание. В мире 40 тысяч мусоросжигающих заводов. Но сжигание обычным образом, по старой технологии, идёт при температуре 800–1000 градусов. Это оптимум для выброса диоксинов и цианидов. Страшное дело.

Эти заводы потихоньку закрываются по всему миру. И нам продают устаревшие заводы. На определённых условиях…

Мы предлагаем переход в другое качество. А для этого надо использовать плазменные технологии.

Что собой представляют современные плазменные технологии?

 Плотная низкотемпературная плазма (наш рабочий диапазон – от двух тысяч до десяти тысяч градусов Цельсия) генерируется в плазматронах. Потом плазменная струя вводится в плазмохимический реактор, где помещается перерабатываемое вещество. Это обычный стальной цилиндр с высокотемпературной керамикой внутри. При помощи этой плазменной струи вы сообщаете именно столько энергии, сколько нужно, чтобы твёрдое или жидкое вещество перевести в газообразную фазу, потом развалить на молекулы и атомы и сформировать то, что вам необходимо.

Причём вы не допускаете горения, потому что запускаете туда ровно столько окислителя, чтобы образовалась окись углерода СО и не образовалось СО₂. В итоге получаете так называемый синтез-газ – смесь водорода и СО. Он горючий сам по себе. По энергосодержанию он ниже природного газа, но соотношение водорода и СО оптимальное для ряда вещей. Вы его можете использовать в газовой турбине, в дизель-генераторе, в котле-утилизаторе или при помощи дальнейшего катализа получить из него синтетическое топливо, различные виды спирта. Причём сингаз для этого очень подходит, поскольку здесь соотношение водорода и СО можно иметь один к одному, что трудно получить иным способом.

Плазменный способ раза в три эффективней любого другого. Кроме того, он не даёт выбросов.

Из каких этапов состоит процесс плазменной переработки мусора?

Если говорить о мусоре, то его сначала надо подготовить: превратить в гранулированную, спрессованную, подсушенную массу. Его переработка требует меньше затрат. В Европе почти половина мусора перерабатывается таким образом, в Штатах – тоже. Для этого там уже создано специальное оборудование. Оно недорогое, довольно простое. Такую технику надо покупать у них, а не изобретать велосипед.

Чтобы из спрессованного мусора получить плазму, мы должны затратить какое-то количество энергии. Затем из плазмы получаете синтез-газ, который содержит энное количество энергии. В частности, можно затратить одну единицу энергии, а в синтез-газе получить шесть единиц. Но поскольку КПД преобразования из газа в электричество в лучшем случае – при больших установках комбайн-цикла – 60 процентов, а обычно – 40–50 процентов, вы с каждого килограмма мусора можете получить в чистом виде 1,5–2 КВт-часа. Что это значит:

10 килограммов мусора в день — и одна квартира полностью снабжена электроэнергией и теплом.

Для получения из синтез-газа, жидкого топлива и спирта тоже необходимо стандартное оборудование. 

Посмотрите на историю человечества. Сначала костры жгли, потом угольная энергетика развивалась несколько сотен лет, и вот пик – газовая и нефтяная. Пора думать, что дальше. Тем более, энергетика – очень инерционна. Конечно, мы не можем заменить всё. Но ниша возобновляемой энергетики будет довольно приличной в мире. И у нас она может быть такой.

Кроме того, надо почистить планету, избавиться от выбросов в атмосферу.

Сейчас плазменные технологии наиболее выигрышны в энергетике. Но они также могут быть высокоэффективны в новой металлургии, плазмохимии, медицине и многих других областях.

Литература

1. Беззубцева М.М. Программа «Энергетический менеджмент и инжиниринг энергосистем» // Международный журнал экспериментального образования. - 2015. - №1. - С. 44-46.

2. Электронное издание «Наука и технологии в России».Интернет-ресурс: http://www.strf.ru

3. Электронное издание «Я живу без отходов» Андрей Яковлев, 2014. Интернет-ресурс: https://www.the-village.ru.

Код для цитирования: Скопировать