Энергетическое использование органических отходов

Органические отходы можно перерабатывать в удобрения. Также возможно использование энергетического потенциала органических отходов.

Классификация органических отходов

Отходы делятся на промышленные (отходы производства) и непромышленные (отходы потребления). С точки зрения использования их в качестве источника энергии их делят на:

• неорганические;
• органические неразлагающиеся;
• органические разлагающиеся;
• смешанные органические-неорганические.

По оценке НИЦПУРО объем биомассы (разлагающихся органических отходов) в России, пригодной в качестве энергосырья, достигает 750 млн.т, из которых 80% приходится на продукты лесного и сельского хозяйства, оставшиеся 20% - на бытовые и производственные отходы. Древесных отходов образуется свыше 20 млн.т в год.

Объем ежегодного образования навоза и помета (в млн.т)

крупный рогатый скот	240
свиньи	32,5
овцы и козы	7,6
птица	7,5

По оценкам НИЦПУРО отходы неразлагающейся органики только промышленного происхождения достигают 1,9 млн.т. Их состав примерно следующий (на 2002 год, в тыс.т):

Вид	Количество	Объем	Степень утилизации
старые шины	870	44	5%
пластмассы	693	76,23	11%
синтетические волокна	335	-	-
Итого	1898

В ряде случаев материальная переработка отходов оказывается экономически нецелесообразной, в таких ситуациях следует рассмотреть целесообразность энергетического использования отходов. Особенно это касается загрязненных органических материалов (пластмасс, бумаги, картона, древесных отходов). Большим источником энергетических ресурсов являются сельскохозяйственные отходы (навоз и помет, растительные остатки).

Способы получения энергии из отходов

Способы получения энергии из отходов разделяются на две большие группы:

• получение энергоносителя, который можно хранить и транспортировать;
• сжигание отходов для получения тепла и выработки электричества.

Первый способ применяется для утилизации разлагаемых и неразлагаемых органических отходов, из которых можно получить газообразное, жидкое и твердое топливо.

Метановое брожение

Этот способ основан на использовании деятельности микробов, извлекающих из органических отходов горючий газ, содержащий 60% метана с калорийностью 5-6 тыс. ккал/м3. Переработанные отходы идут в отвал (при определенных условиях – на удобрение).

При низкой температуре скорость процесса брожения замедляется, объем извлекаемого газа уменьшается. Разрабатываются различные методы устранения этого недостатка, например, с использованием солнечного тепла. Ниже приведены две модификации метанового брожения.

Двухбаковый способ

При этом способе используются 2 колонии бактерий – для окисления (сжижение) и для метанового брожения (газификация). Применение двух колоний бактерий, работающих по отдельности в наиболее благоприятных условиях повышает скорость газификации. при этом способе из 1 кг органических отходов получают 300 л метана (при однобаковом способе (200-250 л/кг). Время газификации уменьшается в 2 раза, площадь, занимаемая оборудованием на 40% меньше.

С использованием солнечного тепла.

В холодной местности, при отсутствии теплых сточных вод для успешного брожения можно установить коллектор солнечного тепла из расчета 1 м2 на 1 м3 сбраживаемого раствора. В этом случае даже при температуре наружного воздуха 1ºС удается поддерживать скорость сбраживания почти на неизменном уровне.

Термическое разложение

При нагревании в бескислотной или малокислотной атмосфере до 500-1000ºС органические отходы разлагаются и из них выделяются жидкие углеводороды и горючий газ. При этом способе окружающая среда загрязняется мало, получаются энергоносители, которые можно накапливать и транспортировать.

Двухбашенный циркуляционный способ

При этом способе часть отходов сжигается в одной зоне, полученное тепло подводится к другой зоне, где осуществляется термическое разложение отходов.

При двухбашенном способе обрабатываются даже трудноразлагаемые органические отходы, такие как пластмассы. По этому процессу из 1 т бытовых отходов получают 74 м3 газа с калорийностью 5-7 ккал/м3 .

Переработка отходов в твердое топливо

Переработка отходов в твердое топливо является весьма привлекательным методом. При такой переработке отходы дробятся и измельчаются. Низкокалорийные отходы смешиваются с высококалорийными для повышения однородности. Способ является перспективным, поскольку твердое топливо удобно транспортировать и хранить, а процесс переработки отходов прост.

Однако в связи с ростом разнообразия отходов, процесс подготовки отходов все более усложняется. В настоящее время наиболее подходящими отходами для такой переработки считаются кора, стружки, опилки, горючие пластики и другие горючие отходы в смеси.

Сбраживание в спирт

Производство этилового спирта из биомассы с целью использования его в качестве топлива рассматривается как один из перспективных методов получения альтернативной нефти энергии. Поэтому уделяется внимание разработке методов производства спирта из некоторых видов отходов макулатуры, древесных отходов, отходов сельского хозяйства. разработка такого процесса позволила бы отказаться от использования 1 млн.т глюкозы ежегодно, предназначенной для производства спирта.

По оценкам из 1.17 млн.т макулатуры можно произвести 840 тыс.т глюкозы. Однако промышленных технологий разложения и осахаривания волокнистых веществ еще не создано. Большие проблемы стоят также в предварительной обработке сырья из отходов, в отделении веществ, препятствующих брожению, в повышении экономичности. В целом технология переработки отходов в этиловый спирт представляется следующим образом.

Алексей Масленников