Переработка мусора — одна из самый известных проблем современности. Существует интересный способ утилизации газа, образующегося на полигонах твердых бытовых отходов. Такой газ состоит на 45-60% из углекислого газа и на 40-60% из метана. Соответственно, можно как-то собрать этот газ и использовать в двигателях для производства электроэнергии.
Рассмотрим подробнее, как образуется такой газ.
На свалки ТБО (твердых бытовых отходов) попадает огромное количество органики, которая практически сразу начинает разлагаться. И побочным продуктом разложения и является свалочный газ. Повторимся, что он на 45-60% состоит из метана — остальное это углекислый газ и другие газы, которые в массе своей являются токсичными.
Но до того, как получится конечный газ, проходит несколько стадий «созревания»
На первой стадии, происходит гидролиз, в котором органические отходы начинают разрушаться аэробными бактериями — им для жизни нужен свет и кислород. Они расщепляют длинные цепочки углеводов, белков и прочих органических соединений в отходах и их жизнедеятельность приводит к образованию большого количества углекислого газа. Это может продолжаться до тех пор, пока в мусоре остается достаточно кислорода для поддержания жизни бактериям — от нескольких дней до нескольких месяцев.
На второй стадии, когда истощается кислород, подключаются анаэробные бактерии. Им для жизни уже не требуется свет или кислород. Они превращают продукты жизнедеятельности аэробных бактерий в кислоты — уксусную, муравьиную и молочную кислоту, а также в этиловый и метиловый спирты. Этот процесс ускоряет разложение мусора — делает доступным для бактерий питательные азот и фосфор. Бактерии начинают интенсивно вырабатывают углекислый газ и водород. На данной стадии в толщу свалки нельзя вмешиваться. Так как если внутрь попадет кислород, то погибнет большинство анаэробных бактерий, и все вернется на первую стадию.
На третьей стадии, некоторые виды анаэробных бактерий уже начинают образовывать метан. Бактерии-метаногены и бактерии, вырабатывающие кислоты, формируют взаимовыгодные отношения: «кислотные» бактерии вырабатывают вещества, которые потребляют метаногены, — углекислый газ и ацетаты, которые в больших количествах вредны для самих кислотопродуцирующих бактерий.
На четвертой стадии, начинается стабильная выработка газов. Данная фаза может продолжать очень долго — до 20 лет. Но на некоторых свалках, фиксировали выработку газа и после 50 лет.
Теперь можно начинать собирать газ для переработки
Газ собирают двумя способами — активным и пассивным. Оба способа требуют бурение скважин в толще свалки.
Активный способ — это когда пробуривают скважины, затем, в них создают вакуум. Газ начинает поступать в скважины. Затем извлеченный газ очищается с помощью скруббера газа для удаления диоксида углерода и получения свалочного газа.
Пассивный способ — работает по принципу сважин подземных вод. В них газ поступает в скважину из-за разного давления между полигоном и атмосферой.
Очищенный газ поступает на генераторы. Для производства электричества в основном используются двигатели внутреннего сгорания. Примерно 75% выработанного на свалочном газе электричества, выработано с помощью ДВС. Обычно вырабатывается от 800 кВт до 3 мегаватт (МВт). Несколько двигателей внутреннего сгорания могут использоваться вместе для проектов мощностью более 3 МВт.
Второй способ — это использовать газовые турбины. Но для работы турбины нужно много газа, поэтому они используются на больших проектах. При этом и мощность выработки гораздо больше — примерно около 5 МВт и более.
На небольших проектах до 1МВт, вместо ДВС, могут использовать микротурбины. Каждая такая турбина может вырабатывать от 50 до 250 кВт энергии.
Помимо сжигания газа в генераторах, его можно использовать и иначе. Так как по сути, это метан, то его можно использовать для различных производств.
Сбор свалочного газа, и использование его на электростанциях и в промышленности — хороший способ утилизировать отходы. Так может приносить пользу мусор, выброшенный на свалку не один десяток лет назад.
