ТВЕРДІ ПОБУТОВІ ВІДХОДИ: ЯК ПЕРЕТВОРИТИ ЗЛО НА ДОБРО

Дрозд І. П., Гулий А. В., Інститут проблем національної безпеки, Київ, Україна

Забруднення довкілля відходами життєдіяльності та пошук шляхів його мінімізування є надзвичайно складною соціально-економічною і науково-технічною проблемою. Специфіка тут полягає в зосередженні в цих відходах практично всього різноманіття речовин і матеріалів, що використовує людина, а також у безперервному зростанні їхньої кількості. За даними United States Environmental Protection Agency (US EPA) загальне річне утворення твердих побутових відходів (ТПВ) у США за період з 1960 до 2005 року зросло з 88,1 до 245,7 млн т, тобто більше ніж у 2,7 рази. На жаль, навести порівняльні дані по Україні неможливо, оскільки система моніторингу і обліку у нас є вкрай недосконалою. Уже майже 10 років із одних джерел в інші переходить інформація про щорічне утворення в Україні 10–12 млн т ТПВ, однак реальні обсяги достеменно невідомі. За різними джерелами від 55 до 62 % із них складають органічні відходи, а саме вони створюють основні екологічні проблеми. Близько 90 % органіки потрапляє, у кращому випадку, на полігони ТПВ, а у гіршому — на звалища, які не мають необхідних природозахисних бар’єрів.

Водночас реалії третього тисячоліття ставлять перед людською цивілізацією дуже серйозні виклики. Йдеться про стрімке вичерпання вуглеводневих енергетичних ресурсів, особливо нафти та газу, що призводить до їх стрімкого подорожчання. Цілком зрозуміло, що процес цей зупинити неможливо. Уже сьогодні виникла нагальна потреба, разом із інтенсивним впровадженням ресурсо- і енергоощадних технологій, знайти альтернативні джерела отримання необхідних вуглеводнів як для енергетичних цілей, так і, що набуває все більшої актуальності, сировини для хімічної промисловості. Одним із таких джерел можуть і мають стати саме ТПВ, тобто їх органічний складник. Сюди ж слід додати нафтовмісні відходи, які на цей час у великій кількості накопичилися у районах розташування нафтопромислів, нафтобаз, нафтопереробних заводів тощо.

З початку 80-х років минулого століття почали практично використовувати звалищний газ — метан, який є одним із газів, які створюють парниковий ефект. Однак в Україні ця ініціатива ще не набула належного застосування. Слід зауважити, що застосування цього методу дозволяє лише частково вирішувати проблеми звалищ. Крім цього, за такою технологією використовують лише невелику частину енергетичного потенціалу відходів.

Ефективно утилізувати ТПВ, не забруднюючи при цьому довкілля і максимально використовуючи їх енергетичний потенціал, дозволяє застосування процесу високотемпературного піролізу або газифікування за високої температури в розплаві мінеральної суміші з добавками металу, або в розплаві солей чи лугів за наявності каталізаторів (MSOP-технологія). Зазначені способи забезпечують перероблення ТПВ практично будь-якого складу, тому що при цьому цілком руйнуються діоксини, фурани і біфeніли. У результаті отримують синтeз-газ — суміш водню, метану, чадного газу, діоксиду вуглецю, водяної пари, оксидів азоту і сірки та твердий залишок, що його видаляють з реактора. Синтeз-газ після очищення від домішок можна використовувати безпосередньо як паливо, як сировину в хімічній промисловості або для синтезу рідких вуглеводнів (метанол, бензин).

У 2003 р. вперше в Україні наукова група приватної компанії «Екокомінвест» на підставі вітчизняних розробок розпочала роботи зі створення установки для переробляння ТПВ із застосуванням MSOP-технології, які у 2005 р. завершилися створенням діючої моделі, що її успішно випробували на модельних ТПВ.

Короткі відомості про роботу установки. Подрібнену енергетичну сировину (органічні відходи з вологістю від 10 до 80 %) подають у реактор (тигель). Реактор містить у рівних пропорціях хлориди натрію, калію і літію. У результаті експериментальних досліджень оптимальною для ефективного розкладання відходів було визнано температуру 920 °C. Органічні складники відходів, потрапляючи в зону реакції, зазнають термоудару, внаслідок чого перш за все випаровується вода, розпушуючи і розриваючи органічні сполуки, рештки яких розкладаються і реагують між собою та з парою води, утворюючи С, Н₂, СО, СО₂, СН₄. Вуглець, що залишається у розплаві, завдяки каталізаційним властивостям солі, інтенсивно реагує з СО₂, утворюючи СО, у такий спосіб поліпшуючи енергетичну цінність синтез-газу. Неорганічні компоненти у вигляді зольного залишку осідають у сольовій ванні і потрапляють у витіснювальну систему. У процесі піролізу, окиснювання та відновлювання галогени вуглеводнів утворюють пари кислот, які нейтралізуються, реагуючи з лужними і вуглецевими компонентами солі. Таким чином, процес виключає викиди кислотних компонентів, таких як HCl або HF. У цьому процесі викид оксидів азоту є на порядок менший, ніж при інсинерації.

Ця технологія є практично безвідходною на відміну від інших технологій утилізування. Вона не потребує сушіння сировини, а лише подрібнення відсортованого органічного залишку. Наприкінці циклу переробляння сіль може бути розділена на вуглеці, легкоплавкі невуглеці і золу. Легкоплавкі невуглеці, нейтральні солі (такі як NaCl) і вуглеці знову залучаються у процес переробляння, а золу, у якій потенційно небезпечні речовини перебувають у вигляді важкорозчинних карбонатів, відповідним чином вилучають.

Основною сировиною для виробництва синтез-газу є міські ТПВ, що після механічного підготування (відділення великогабаритного неорганічного складника) можуть змішуватися з промисловими органічними відходами, відходами сільського господарства, а також мулом — органічним залишком після очищення стічних вод.

Успішні лабораторні й експериментальні дослідження, а також випробування комплексу дають можливість зробити висновок, що процес MSOP дозволяє, крім отримання синтез-газу, безпечно утилізувати токсичні й отруйні сполуки.

Наведений перспективний метод газифікування органіки не знаходить сьогодні практичного втілення перш за все тому, що крім пасивного опору, який чинять компанії-монополісти на нафтогазовому ринку України, його не можна довести до промислового використання силами комерційної структури, якою є «Екокомінвест», оскільки від діючої моделі до промислової установки необхідно пройти досить непростий шлях. Це перш за все серія прикладних наукових досліджень на діючому макеті, результатом яких має стати робота з реальними, а не модельними відходами, причому в оптимальному режимі. Звідси напрошується думка, що, мабуть, настав час створити науково-дослідну установу (галузеву чи академічну), яка б виключно вирішувала проблеми
(а їх дуже багато), пов’язані з поводженням з відходами виробництва і споживання.

Сьогоднішній стан у галузі поводження з відходами, на жаль, не дозволяє ефективно реалізувати потенційні можливості. Зараз в Україні існують понад 30 відомств та організацій, так чи інакше причетних до регулювання діяльності галузі. Неузгодженість дій між ними, суперечливість деяких підзаконних актів, дублювання функцій у вирішенні питань поводження з відходами створюють перепони для ефективного і оперативного розв’язання досить складних проблем цієї галузі. На наш погляд, необхідний державний підхід щодо координування робіт
у сфері поводження з відходами в Україні. Вважаємо, що настав час вирішування всіх проблем, пов’язаних з керуванням відходами виробництва і споживання, покласти на єдиний виконавчий орган (можливо, розширивши функції Мінприроди) з метою підвищити ефективність вирішення нагальних проблем у цій галузі. Якщо цими проблемами не опікуватися, об’єктивні обставини, пов’язані з дефіцитом енергоресурсів та вуглеводневої сировини, а також невпинне забруднення довкілля відходами виробництва і споживання невдовзі можуть загнати Україну в глухий кут.

MUNICIPAL SOLID WASTE: HOW TO TRANSFORM EVIL INTO GOOD

Drozd I. P., Guliy A. V., Institute of National Security Problems, Kyiv, Ukraine

The options for recycling municipal solid waste (MSW) into the production of derived gaseous and liquid hydrocarbons are considered in the paper. It is considered that the MSW gasification in salt fuse is an optimal method for MSW recycling. Any significant waste management improvements in Ukraine can only be ensured through the implementation of a large-scale municipal service sector reform.

Главная страница

Сведения об авторах

Дрозд Іван Петрович, д-р біол. наук, гол. наук. співр., Інститут проблем національної безпеки, Чоколівський бул., 13, Київ, 03186, Україна. Тел. (044) 245-88-39, факс (044) 245-88-11. E-mail
Гулий Анатолій Вікторович, аспірант, мол. наук. співр., Інститут проблем національної безпеки, Чоколівський бул., 13, Київ, 03186, Україна. Тел. (044) 245-88-12, факс (044) 245-88-11

Последние изменения внесены 15.09.08