Плазмохимический способ утилизации отходов

Плазменная переработка мусора

Ежедневно в каждой семье накапливается определенный объем мусора, который нужно утилизировать. Только представьте себе, за год количество мусора, производимого человечеством, прирастает на 3%. Ученые озвучивают цифру около 60 млн. тонн. Таким количеством мусора легко можно завалить 1 Францию.

Справка. Всего человечеством придумано 20 способов переработки твердых бытовых отходов

Но все они несовершенны и небезопасны. Все страны мира всерьез озабочены проблемой переработки мусора и заинтересованы во вторичном его использовании.

ТБО образуются в процессе жизнедеятельности людей — это просроченная продукция, сломанная техника и пришедшие негодность вещи.

Самыми экологически безопасными и разлагаемыми являются биоотходы — пища, кости, остатки растений.

Серьезно загрязняют природу синтетические отбросы, им-то и необходима тщательная переработка. Без неё пластиковые упаковки и одноразовая посуда будут засорять почву 2 сотни лет.

Но настоящим долгожителем среди отходов считается алюминий. Алюминиевая банка в естественных условиях может разлагаться 500 лет.

В странах, где серьезно взялись за вторичную переработку мусора используют раздельный сбор мусора. На улицах стоят несколько контейнеров: для пищевых остатков, стеклянной тары, пластиковых предметов и остального хлама. Выкинув в контейнер для бумаги коробку с недоеденной пиццей, можно заработать штраф.

Внимание. Чаще всего для утилизации используют сжигание мусора, но к сожалению — это не безопасно. Горящий пластик и его производные выбрасывают в атмосферу вредные для всего живого химикаты.

Новейшая технология -плазменная переработка мусорных завалов разработана в Израиле. Это наилучший способ оперативно и безопасно бороться с наступающей лавиной мусора.

Историческая справка. Метод плазменной переработки был создан в результате совместной работы ученых России, Украины и Израиля. Местом рождения признан Курчатовский институт атомных технологий, а изобрел его академик Велихов. Но открытие первого мусороперерабатывающего завода нового поколения произошло к сожалению, не в России.

Мусорный источник энергии

В 2010 году состоялось важное событие — открытие на 100% экологически безопасного завода по переработке ТБО. Расположен он недалеко от израильского города Кармиэль, его принцип работы полностью основан на плазменной технологии.

Такой способ утилизации приносит двойную пользу: избавляет страну от мусора и производит необходимую для нужд населения энергию. При плазменной переработке выделяется газ, но его не выбрасывают в атмосферу, а используют как источник энергии. Он способен заменить природный газ, уголь или мазут.

Отходы не нуждаются в специальной подготовке перед утилизацией. Отбросы закладывают в распределитель, откуда они поступают в плазмотрон. В нем хлам со свалки превращается в массу черного цвета, напоминающую стекло. Материал используется в строительстве, он прочен, ничем не пахнет. Его объем составляет 10 часть от первоначального количества мусора.

Плазменная утилизация ТБО — самый экономичный способ переработки хлама. Его преимущества:

• Чтобы производство работало, не нужен большой штат сотрудников;
• Энергия для плазменной установки вырабатывается из переработанного утиля, она сама себя обеспечивает;
• Отходы перед загрузкой в плазмотрон не требуют сортировки, сушки и измельчения;
• После пиролиза продукт не нуждается в обеззараживании, он безопасен;
• Вещество, полученное из ТБО, используется как строительный материал, при хранении композит не выделяет вредных веществ;
• Это альтернативный источник энергии.

Американские технологии

Westinghouse Plasma Corporation WPC создает лидирующую технологию для превращения продуктов жизнедеятельности цивилизованного мира в полезную и чистую энергию, безвредную для окружающей среды. В проекте американской корпорации фигурирует сеть заводов по переработке и небольших газификаторов. Но пока пиролиз используется только на 3-х объектах промышленного производства. С их помощью бытовые отходы и вредные отходы заводов превращаются в горючий газ.

Интересно. В Англии функционирует завод Air Products, который за месяц избавляет Европу от 30000 тонн ТБО и промышленных отходов различного происхождения, синтезируя газ, используемый в энергетике, отоплении, в производстве спиртов, дизельного топлива и горючего для космических кораблей.

Суть технологии заключается в использовании реакторов с мощными горелками. Воздух пропускается через электрический разряд высокого напряжения, происходит нагревание газа с образованием ионов, как при ударе молнии. Температура внутри достигает 5 тыс °C. Синтетический газ, полученный процессе пиролиза, проходит очистку от примесей. А оставшийся в процессе шлак используется как строительный композитный материал.

Промышленные системы плазмопиролиза

Разработаны и производятся российской компанией Плазмариум, но плазмотроны используются импортные. Такие системы отличаются мобильностью и компактностью, их легко развернуть и организовать переработку промышленных отходов на месте. Установка предназначена работать прямо на территории мусорного полигона, сохраняя высокую эффективность.

Животные останки загружаются специальным герметичным способом. Реактор работает без участия человека. Показатели эффективности по производству синтетического газа у таких устройств ниже, чем у больших заводов по утилизации ТБО с помощью плазмы, но все же они уничтожают опасные продукты без вреда для природы.

Рост цены на природные ископаемые и вероятность их скорого исчерпания, делают плазмопиролиз мусора выгодным не только для экологии, но и для экономики.

По подсчетам экспертов, скопившиеся на полигонах мира отбросы могут обеспечивать население энергией 10-ки лет. При этом источник энергии возобновляемый, запасы мусора постоянно пополняются. Для строительства 1 полноценного завода плазменного пиролиза необходимо затратить около миллиарда рублей, при этом окупиться данное предприятие может в течение 4 лет.

При определенном объеме перерабатываемого в год утиля, завод с плазменным реактором на пятый год существования начнет зарабатывать на продаже газа и производимого вторсырья.

Положительным опытом по новейшей переработке ТБО могут гордиться Канада, Америка, Великобритания, Израиль. В России имеются наилучшие разработки в области плазмопиролиза, осталось только воплотить их в жизнь.

Традиционные способы утилизации

Пока пиролизные технологии до России не дошли, борьба с мусорными свалками продолжается привычными методами, самыми распространенными являются:

Для захоронения подходят только негорючие и не ядовитые отходы. Под полигоном, где закопан мусор, продукты разложения попадают в грунтовые воды, а выделяемые свалкой газы отравляют атмосферу. Несовершенный способ утилизации позволяет только спрятать утиль, не защищая окружающую природу. Гниение отбросов может продолжаться десятилетиями.

Что такое компостные кучи в огороде знают многие. Для компостирования используют только продукты природного происхождения. Чтобы превратить растения в питательный компост для растений используют микроорганизмы. Чтобы получить результат, требуется время.

Термопереработке подвергают нетоксичные отбросы, происходит это на мусоросжигательных заводах. У такого метода есть плюсы и минусы. Положительным моментом является оббезараживание мусорных свалок, уничтожение огнем болезнетворных микроорганизмов, уменьшение объемов исходного материала в несколько раз. Полученную в ходе сжигания тепловую энергию можно использовать для отапливания зданий. При горении остается безвредная зола. Недостаток метода — едкий дым, попадающий в атмосферу, содержащий вредные для здоровья людей и всего живого примеси.

Сравнивая старые методы и современный плазмопиролиз, очевидно, что даже при высокой стоимости оборудования, такая утилизация является выгодной. Она обладает высокой экологической безопасностью и быстро окупается в процессе эксплуатации.

Источник

Плазменная переработка мусора и отходов

В XXI веке проблема свалок грозит перерасти в глобальную катастрофу. Мусоросжигающие заводы прошлого столетия не решили её, а усугубили. Из-за них в воздух было выброшено большое количество высокотоксичных соединений. Диоксины и фураны, выпадающие в виде осадков, загрязнили почву и теперь вместе с растительной и животной пищей попадают в организм человека. Новое решение — плазменная переработка мусора позволила на 99% сократить выброс вредоносных веществ в атмосферу при утилизации отходов человеческой жизнедеятельности.

Что представляет собой плазменная утилизация?

До XX века мусор аккумулировался на многочисленных свалках мира. Проблема его утилизации не была острой из-за сравнительно небольшого количества отходов и наличия у человечества обширных площадей для организации мусорных свалок. В прошлом столетии учёные обнаружили, что многие виды выбрасываемых веществ способны навредить окружающей среде. Под воздействием солнца и влаги они разлагаются и загрязняют воздух, воду и почву планеты. Первый опыт сжигания мусора оказался не менее опасным, чем бездействие.

Методика плазмохимического разложения органических веществ позволяет обезвредить опасные соединения. С её помощью сложные полимеры расщепляются до оксида углерода и газообразных углеродов. В результате плазменной утилизации отходов на выходе получают сырьё для дальнейшего органического синтеза и безопасное топливо.

Суть процесса

Ранее плазменную технологию применяли для газификации дерева, гудрона, сланца, кокса и других видов твёрдого топлива. Термолиз, так называется технология, одинаково применим как для переработки бытового мусора, так и для утилизации токсичных промышленных отходов.

Суть плазменного воздействия в том, что происходит термическое разложение отходов с неполным окислением. Изменение подвергаемых термолизу веществ происходит под воздействием:

Плазменная газификация начинается при температуре от 1000°C и выше. Не даёт сгореть обрабатываемому мусору кислород.

Результаты плазменной переработки

В описываемом процессе переработки отходов получают сигаз, включающий:

• монооксид углерода;
• водород;
• другие горючие газы.

Субстанция является хорошим топливом для вырабатывающих электричество станций, а также сырьём для получения таких продуктов производства:

• горючее;
• синтетическое моторное масло;
• азотные удобрения;
• аммиак;
• высшие спирты;
• менатол.

История создания

Описываемый метод был разработан в 20-е гг. прошлого столетия в Германии. На тот момент он рассматривался как альтернатива промышленности, основанной на добыче нефти.

Так как для разложения искусственных органических веществ из ТБО (твёрдых бытовых отходов) возможно при наличии стабильной низкотемпературной плазмы и жёстких условий в реакторе, в 90-х гг. XX века учёные из РФ, Израиля и Украины создали плазмотрон — плазменную установку, способную газифицировать любые вещества, включая и химическое оружие.

Учёные Института электрофизики и электроэнергетики РАН построили плазмотрон, обладающий целым рядом важных преимуществ:

• энергоэффективнность;
• компактность;
• температура может достигать1000000°K.

Массовое производство установки не может быть запущенно по причине скудного финансирования научной сферы РФ.

Параллельно с российскими разработчиками учёные корпорации Westinghouse создали плазматроны, в которых температура достигает 6273°K. Устройства уже прошли проверку и готовы перерабатывать большие объёмы отходов.

Способы

На сегодняшний день отходы уничтожают несколькими путями:

• сжигание мусора в плазме;
• газификация обычного типа;
• сжигание.

Только первый способ позволяет достичь максимальной эффективности и абсолютно безвреден для окружающей среды.

Технология

Переработка ТБО по описываемой технологии состоит из нескольких этапов:

1. Сырьё готовится к обработке – измельчается, обезвоживается, доизмельчается и подаётся в реактор.
2. Запускается электрический плазмотрон, обеспечивающий поддержание в реакторе требуемого температурного режима.
3. Под воздействием высоких температур органика газифицируется и делится на отдельные молекулы. Неорганические вещества образуют шлак.
4. Синтез-газ очищается от примесей, охлаждается и направляется на газопоршневую электростанцию для выработки электроэнергии. Её часть используется для обеспечения работы плазменной печи.
5. Полученный шлак используют для производства плит для теплоизоляции, а также газобетона.

Сравнительный анализ применяемых методик утилизации отходов

Для того чтобы было понятно превосходство описываемого метода, приведём таблицу:

п/п Сжигание Обычная газификация Плазменная газификация 1. Разрушение (650С) Разрушение 70% (800 С) Разрушение 90% полное 2. Выделяются диоксины, смолы и фураны в большом количестве Присутствуют диоксины, смолы и фураны Вредные вещества отсутствуют. 3. Токсическая зола 30% Зола 10% стеклованный компаунд в неорганической части – 5 % 4. Не все отходы Не все отходы Любой мусор 5. Нужна сортировка Нужна сортировка Нет необходимости в сортировке 6. Крупные объёмы Небольшие объёмы Крупные объёмы 7. Высокий процент выброса газов и летучей золы в атмосферу Средний процент выброса газов и летучей золы в атмосферу Выбросы отсутствуют 8. Чувствительность к влажности Чувствительность к влажности Чувствительность к влажности отсутствует

Преимущества плазменной переработки

Описываемый метод имеет свои плюсы и минусы. Лидером утилизации отходов он стал благодаря таким преимуществам:

1. Самодостаточность системы переработки – замкнутый цикл производства. Получаемые газы не загрязняют воздух, а отправляются на электростанции.
2. Полученный на выходе продукт в 300 раз меньше переработанного мусора.
3. Отходы не нужно готовить к утилизации.
4. В 3 раза меньше расходы на организацию утилизационных процессов.

В России технология только начинает развиваться. В таких странах как Индия, США, Китай, Англия и Япония она успешно применяется. Учёные уверены, что она положительно скажется на экологии планеты.

Заключение

Власти Москвы планируют построить вокруг столицы 8 заводов, работающих по технологии плазменной газификации мусора. Новый проект остановил ход старого проекта, в котором предполагалось, что в главном городе страны будут возведены диоксиновые мусоросжигательные предприятия. Это хорошая новость для россиян и всей России, так как проблема мусора препятствует развитию государства и грозит превратить его в огромную свалку.

Источник