Эффективность использования свалочного газа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Выработка газа с одной мусорной свалки может обеспечить электричеством более 200 тыс. квартир и стать новым неисчерпаемым источником энергии. В чем подвох у свалочного газа и почему мусорные короли не торопятся добывать его с полигонов?

Из истории добычи

Бытовые отходы стали использоваться в качестве источника энергии относительно недавно. Первая экспериментальная мусорная свалка с применением специальных инженерных сооружений открылась в Калифорнии в 1937г. Исследования и применение свалочного газа в США активизировалось после принятия в 1965 г. закона об утилизации твердых отходов. Работы по утилизации свалочного газа ускорились во время нефтяного кризиса 1970-х гг. С 1980 г. правительство США начало предоставлять налоговые льготы производителям свалочного газа. Уже в 1985 г. в США работало более 30 установок, использовавших биогаз, вырабатываемый на полигонах отходов.

На данный момент США является мировым лидером по производству свалочного газа. Из 1812 полигонов, на 427 действуют проекты по выработке газа. Большее их количество сосредоточено на Среднем Западе и в Калифорнии. Количество проектов по выработке газа из американских свалок не коррелирует с числом всех свалок в стране. Район юга, лидер по количеству свалок, является отстающим среди газовых проектов. Лидирует район Среднего Запада, становой хребет тяжелой промышленности. Индустриальная развитость штатов приозерья позволила воплотить в жизнь сложные технические проекты по извлечению газа из свалок и его дальнейшего использования. Более 70% проектов в штатах запада приходятся на Калифорнию. Это не удивляет, ведь она занимает первое место по производству мусора - 36 млн. т в год.

Как получают свалочный газ

Отходы на свалках в результате анаэробного (при отсутствием кислорода) разложения выделяют свалочный газ. Гниение мусора происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим семействам: ацидогенов и метаногенов. Ацидогены производят первичное разложение мусора на летучие жирные кислоты, а именно из жира получается максимальный выход метана. Метаногены перерабатывают летучие жирные кислоты в метан CH₄ и диоксид углерода CO₂. В результате свалочный газ состоит из примерно 50% метана CH₄, 50% CO₂, включая небольшие примеси H₂S и других органических веществ.

Конструкция полигона

Для того, чтобы получать газ из свалок, необходима специальная конструкция полигона, которая бы не только позволяла собирать газ для дальнейшего его использования, но отвечала бы экологическим нормам, не загрязняя почвы и грунтовые воды.

Дно вырытого котлована застилается геомембраной, а затем накрывается метровой толщей глины. Геомембрана представляет собой современный гидроизоляционный материал, который может также выполнять дренирующие функции. Такая защита создается для предотвращения проникновения продуктов выщелачивания в почву и грунтовые воды. Мусор вносится слоями, в конце каждого дня утрамбовывается машинами-катками и покрывается ежедневным покрытием - слоем глины толщиной 15-30 см. Это необходимо для уменьшения зловония и предотвращения рассеивание мусора под действием ветра и птиц. После заполнения котлована мусором его накрывают кровлей и защитным покрытием. Кровля состоит из уплотненной глины, более мощным слоем уложенная поверх мусора, чем ежедневное покрытие и геомембраны. Защитное покрытие представляет собой слой почвы и растительный покров.

Котлован оснащается инженерными сооружениями для отвода жидких и газообразных продуктов разложения мусора. В теле котлована закладываются скважины, трубы, устанавливается насосное оборудование. Метан, образующийся в результате разложения мусора, собирается со свалки и попадает в скруббер - газоочистительный аппарат, используемый для очистки газообразных сред от примесей в различных химико-технологических процессах. Способ очистки газа, поступающего со свалки, основан на промывке газа жидкостью, обычно водой. Данный метод позволяет удалить из газа частицы пыли и аэрозолей.

После очистки в скруббере, газ поступает на компрессор, после чего он уже может быть использован. Напрямую свалочный газ используют для получения тепла и пара, а также в качестве автомобильного топлива. Также полученный газ можно использовать в качестве топлива для производства электроэнергии. Для этого используются газотурбинные и газопоршневые установки.

Негативное воздействие свалочного газа

При обширных возможностях использования свалочного газа и очевидных положительных сторонах его использования, этот газ также имеет ряд недостатков. Он содержит огромное количество токсичных и вредных веществ, крайне опасных для здоровья и жизни людей. Биогаз, полученный из свалок, оказывает гибельное воздействие на растительный покров вокруг полигона и на его поверхности. При отсутствии должного управления его образованием и сбором происходит разрушение тела полигона вследствие сброса давления газа внутри него. Наконец, свалочный газ является парниковым газом.

Вопросы образования свалочного газа на полигонах ТБО и минимизация его воздействия на окружающую среду являются весьма актуальными. Добыча и дальнейшее использование газа с полигонов являются наиболее приемлемыми, перспективными и обоснованными решениями с экологической и экономической точки зрения. Выработка свалочного газа требует целого комплекса дорогостоящих мероприятий по его добыче, очистке и транспортировке.

Мировой объем выработки свалочного газа

Объемы годовой газодобычи представлены в табл.1, из которой следует, что глобальная утилизация свалочного газа составляет примерно 1,2 млрд. м³ в год, что эквивалентно 429 тыс. т метана или 1% его глобальной эмиссии. Объем извлекаемого газа по сравнению с объемом его образования ничтожен. На данный момент пока рано говорить о свалочном газе, как о новом альтернативном топливе. Однако наличие колоссальных залежей мусора и совершенствование технологий добычи и очистки свалочного газа позволяет предположить, что его значение в будущем будет расти.

Автор: Любовь Мельникова, Географический факультет МГУ

Источники информации

1. Международное энергетическое агентство iea.org
2. worldenergyoutlook.org
3. Гонопольский А. М. К вопросу о рыночном использовании биогаза, образующегося на полигонах ТБО

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 15.07.2025

Вопрос о том, сколько нужно спать, чтобы чувствовать себя отдохнувшим, волнует миллионы людей по всему миру. Общепринятая рекомендация - восемь часов сна - давно стала стандартом, однако недавние исследования ставят под сомнение ее универсальность. Оказалось, что продолжительность здорового сна зависит не только от биологии, но и от культурных и социальных условий. Американские ученые провели масштабное исследование, охватившее около пяти тысяч человек из двадцати стран. Полученные данные выявили значительные различия в продолжительности сна в зависимости от места проживания. Например, в Японии средний человек спит всего около шести часов с небольшим, тогда как во Франции этот показатель приближается к восьми. Канадцы, в свою очередь, в среднем спят по семь с половиной часов. Один из руководителей исследования, профессор социальной и культурной психологии Стивен Хайне из Университета Британской Колумбии, подчеркивает, что универсального стандарта сна не существует. По его словам, ...>>

Компьтерная оценка состояния культурных растений 15.07.2025

Современное сельское хозяйство переживает технологическую революцию, и одной из ключевых задач становится точная диагностика состояния растений. Устойчивость к климатическим изменениям, экономное использование ресурсов и повышение урожайности требуют новых подходов. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме предложили инновационное решение, объединив возможности дронов и искусственного интеллекта. Традиционные методы дистанционного анализа в агросекторе сталкиваются с ограничениями: они не всегда способны точно определить комбинированный стресс у растений, возникающий, например, при одновременном дефиците влаги и азота. Чтобы преодолеть это, израильские ученые оснастили дроны сложной системой сенсоров - гиперспектральными, тепловыми и RGB-камерами. Эти камеры не просто фиксируют изображение, но и собирают обширные данные о состоянии листвы, позволяя "увидеть" скрытые признаки стресса, незаметные невооруженному глазу. Для обработки полученных изображений и сигналов был ...>>

Особенности восприятия старости 14.07.2025

Понятие старости зачастую оказывается субъективным и подвижным: то, что кажется "преклонным возрастом" в юности, в зрелости уже воспринимается иначе. Исследования показывают, что границы старения не столько определяются биологическим возрастом, сколько зависят от психологического восприятия и отношения к собственному телу и уму. Недавнее исследование, проведенное в США среди двух тысяч человек старше сорока лет, позволило ученым определить, в каком возрасте американцы начинают ощущать себя "старыми". Оказалось, что чувство старения в среднем наступает уже к 47 годам, а заметная обеспокоенность внешними возрастными изменениями - примерно к пятидесяти. Это тот момент, когда люди чаще начинают замечать морщины, снижение тонуса кожи и общую усталость. На фоне этих внешних изменений многие участники признались, что испытывают тревогу по поводу когнитивного спада. Более половины респондентов признались, что хотя бы раз в день забывают, что собирались сказать, а четверть - теряют мысль ...>>

Случайная новость из Архива Солнечные электростанции внутри теплиц 16.06.2024 В условиях растущей потребности в устойчивых источниках энергии и повышении эффективности сельского хозяйства, ученые из консорциума REGACE начали тестирование солнечных электростанций внутри теплиц. Этот проект объединил 12 научно-исследовательских институтов и коммерческих организаций из Германии, Австрии, Греции, Италии, Бельгии и Израиля, получив грант в размере 5,5 млн евро от Европейского Союза через программу финансирования исследований и инноваций Horizon Europe. Проект REGACE использует систему TriSolar, которая включает изготовленные по заказу монокристаллические двухсторонние фотоэлектрические панели. Эти панели имеют прозрачную заднюю панель и промежутки между ячейками, что позволяет равномерно распределять свет внутри теплицы. Интеллектуальный механизм управления регулирует углы панелей в зависимости от потребностей растений в освещении. Доктор Эстер Магадли, представитель проекта REGACE, объясняет: "Эта система позволяет обеспечить растениям идеальное количество света и тени в течение дня". Повышенное содержание CO2 внутри теплицы способствует росту растений с меньшим количеством света, что делает использование солнечных панелей еще более эффективным. В отличие от традиционных солнечных панелей, система TriSolar не требует дополнительных ветрозащитных конструкций и имеет низкие затраты на монтаж. Это делает возможным использование технологии двойного назначения: для выращивания сельскохозяйственных культур и производства электроэнергии. Система TriSolar может применяться как в овощных, так и в цветочных теплицах, адаптируясь под конкретные виды растений. Технология подходит для различных климатических условий, от северных регионов Германии до Израиля, что подтверждает ее универсальность и гибкость. На сегодняшний день консорциум REGACE установил шесть экспериментальных установок, включая университетские исследовательские центры и действующие фермы. Среди них: Bio-Gartnerei Watzkendorf GmbH, органическая ферма в Северной Германии. Берлинский университет имени Гумбольдта, Германия. Fattoria Solidale del Circeo, социальная ферма в Италии. Университет природных ресурсов и наук о жизни, Вена, Австрия. Фессалийский университет, Греция. AlZahrawy Society, Исследовательский центр, Израиль. Проект будет продолжаться еще 18 месяцев, в течение которых собранные данные будут анализироваться для формирования рекомендаций по внедрению технологии в разных странах. Если жизнеспособность проекта будет доказана, у REGACE есть потенциал предложить ценное агроэлектрическое решение для теплиц по всему миру. Проект REGACE по интеграции солнечных электростанций внутри теплиц представляет собой значительный шаг вперед в области агроэнергетики. Использование системы TriSolar не только обеспечивает эффективное использование солнечной энергии, но и способствует оптимальному росту растений. Это инновационное решение может существенно повысить устойчивость и продуктивность тепличных хозяйств, предлагая одновременно экологически чистую энергию и высококачественную продукцию. Успех этого проекта может открыть новые горизонты для сельского хозяйства и энергетики, способствуя глобальному переходу к устойчивым технологиям.

Другие интересные новости:

▪ Домашний очиститель воздуха Xiaomi Mi Air Purifier Maх

▪ Влияют ли метеориты на климат

▪ Беспилотник против истребителя

▪ Дезинфекция в тарелке

▪ Съедобный желатиновый робот

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. Подборка статей

▪ статья На мази. Крылатое выражение

▪ статья Где и когда школьницы погибли в пожаре потому, что их не выпускали из-за отсутствия никаба и абайи? Подробный ответ

▪ статья Паяльные работы свинцовым припоем. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Микросхема динамической памяти DRAM - в качестве видеокамеры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Перескакивающие бутылки с вином. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025