Фишо Ф,

УТИЛИЗАЦИЯ БИОГАЗА, ИЛИ «НЕБЫЛИЦЫ» О БИОГАЗЕ

Фишо Ф., Проект программы Тасис «Развитие сферы управления твердыми бытовыми отходами в Донецкой области», Донецк, Украина

В составе бытовых отходов содержится большое количество органических веществ, которые, попадая в природную среду начинают разлагаться. Некоторые синтетические органические материалы, такие, как пластмассы, могут разлагаться очень медленно — десятки и даже сотни лет. В условиях полигона пенополистирол, например, начинает разлагаться по истечении 10 лет. Предприятия пищевой промышленности и производители упаковочных материалов пытаются избегать проблем, которые могут возникнуть при сжигании отходов. В связи с наличием хлора в составе поливинилхлорида, при сжигании последнего образуется диоксин. Вследствие этого вместо ПВХ-бутылок начали выпускать ПЭТ-бутылки. Однако для разложения ПЭТ в природной среде понадобится несколько тысячелетий, тогда как для ПВХ требуется 10—20 лет.
Процесс разложения органических веществ называется биоразложением. Это означает, что они являются источником пищи большого количества микроорганизмов. Для биоразложения необходима работа нескольких последовательно сменяющих друг друга микробных экосистем. Микробная экосистема подразумевает наличие бактерий, грибков, дрожжей и даже микронасекомых. В такой экосистеме один вид микроорганизмов производит отходы, являющиеся пищей для другого вида, в результате чего формируется пищевая цепочка. Эффективность экосистемы зависит от параметров кульминационной точки (температура, гигрометрические характеристики, уровень кислорода, pH и т. д.) и основного питания. Экосистема производит углекислый газ, метан и воду (обнаружены также следы нескольких сотен других газов). По прошествии ряда лет некоторые элементы питания будут исчерпаны, экосистема исчезнет, после чего ее заменит другая.
Применив данную модель для полигона твердых бытовых отходов (ТБО), мы получим смену нескольких фаз. Проиллюстрировать ситуацию можно с помощью рис. 1.

Рис. 1. Состав биогаза в зависимости от фаз (времени) процесса

Как правило, продолжительность фаз 1 и 2 cоставляет 1 месяц, фазы 3 — менее 1 года, фазы 4 — 25 лет.
Производство биогаза в результате биоразложения будет происходить в течение 50 лет. На рис. 2 изображен процесс производства биогаза (кг/год на 1 т ТБО).

Рис. 2. Производство биогаза в зависимости от времени процесса биоразложения

Максимальные объемы достигаются по прошествии 5—6 лет, после чего кривая идет на убыль. Принято считать, что собирать биогаз можно в течение 25 лет. Теоретически 1 т ТБО продуцирует 230 кг биогаза.
Обычно биогаз содержит углекислый газ и метан в соотношении примерно 2:3, 15—20% воды и 1—2% других газов. Метан представляет большой интерес с энергетической точки зрения. Он постоянно образуется на полигоне, и сложно найти непрерывно потребляющие его устройства. Поэтому целесообразнее преобразовывать его в электроэнергию. Так, 1 т ТБО может обеспечить получение 250 кВт•ч электроэнергии.
Метан — это газ, приводящий к парниковому эффекту. Считается, что его способность вызывать парниковый эффект примерно в 30 раз выше, чем у углекислого газа.
Цель Киотского протокола — осуществление контроля за возникновением парникового эффекта. Подписавшие протокол страны взяли на себя обязательства по сокращению производства газов, вызывающих парниковый эффект. Это означает, что каждая отрасль промышленности обладает правом на выбросы углекислого газа (т/год), объемы которых необходимо постепенно снижать.
Принято решение о создании международного рынка прав на выбросы углекислого газа: либо вы снижаете количество выбросов, либо покупаете права на выбросы. Решить проблему может использование возобновляемых источников энергии. Производство возобновляемых источников энергии приводит к увеличению квот на выбросы углекислого газа, которые могут быть проданы на рынке. Это также означает, что любое снижение выбросов газов, приводящих к возникновению парникового эффекта, приводит к получению прав на торговлю квотами. Это касается, в частности, сбора биогаза на полигонах.
Прошел год с тех пор, как международные организации начали предлагать средства для сбора биогаза на полигонах. Правительство Украины подписало Киотский протокол, однако до сих пор не определилось с политикой использования своих прав на выбросы углекислого газа.
Собирать биогаз на полигонах нелегко. Основная проблема заключается в том, чтобы избежать попадания воздуха и воды. Поэтому полигон должен быть герметичным, и это касается нескольких гектаров (!). Еще одна проблема связана с дренажом фильтрата, который контактирует с атмосферой. Кроме того, объемы производства биогаза, как указывалось выше, зависят от возраста отходов. Обычно каждая карта полигона оборудуется скважинами и сеткой дренажных труб, способных выдерживать давление отходов высотой около 50 м. Дренажные трубы соединяются со скважиной через каждые 5 м. Скважина подсоединяется к сети закачивания биогаза с помощью регулировочного клапана, который необходимо периодически настраивать. Газ закачивается и сжигается в специальном факеле при температуре 1200°C, что устраняет запахи и снижает парниковый эффект, так как метан преобразуется в углекислый газ и воду. При преобразовании биогаза в электроэнергию факел должен быть подключен к генератору электроэнергии. Как правило, установка по сбору биогаза оснащена многочисленными автоматическими устройствами и сетями мониторинга.
Система сбора биогаза представляет собой высокотехнологическое решение, что следует иметь в виду еще на этапе проектирования полигона. Из примерно 30 предприятий, которые пытались заниматься сбором биогаза во Франции, можно назвать лишь два, которые действительно компетентны в этом вопросе и которые успешно оборудовали 50 полигонов установками по сбору биогаза. Биогаз является эффективным источником доходов для сферы управления отходами. По истечении нескольких лет он может принести от 3 до 5 евро/т захороненных отходов. Однако не стоит мечтать о деньгах. Не все полигоны можно оборудовать установками по сбору биогаза. Иногда это не позволяет сделать проект, иногда это невозможно в связи с тем, что полигон постоянно горел, а сгоревшие отходы не образуют биогаз. При этом необходимо помнить, что для организации сети по сбору биогаза необходимы большие инвестиции, требующие проведения целого ряда предварительных исследований.

UTILIZATION OF BIOGAS, OR «TALES AND LEGENDS» ABOUT BIOGAS

Fichaux Ph., Tacis Project «Capacity Building in Donetsk Oblast for Waste Management», Donetsk, Ukraine

This paper presents some truths about biogas recuperation on landfills and real opportunities offered by this new technology.

Главная страница

Сведения об авторе

Фишо Филипп (Франция), эксперт в области управления твердыми бытовыми отходами, Проект программы Тасис EuropeAid/118732/C/SV/UA «Развитие сферы управления твердыми бытовыми отходами в Донецкой области», просп. Мира, 2-Б, к. 607, Донецк, 83050, Украина. Тел. (062) 340-00-50. E-mail: tacisdonbassdoggala.net

Последние изменения внесены 24.04.07