Производство на енергия от твърди отпадъци

Твърдите битови отпадъци, генерирани ежедневно от индустрията и бита, създават сериозен екологичен проблем. Недоброто им управление е предпоставка за възникването на опасност от замърсяване на въздуха, почвите, водата.

В същото време обезвреждането им в по-голяма степен е свързано с тяхното депониране, което се приема за един от най-неефективните методи за третиране на отпадъците. От друга страна, част от тези отпадъци се считат за много подходящи за производството на електро- и топлоенергия.

 Най-често под производство на енергия от отпадъци се има предвид тяхното изгаряне за производство на електроенергия или пара. Съвременните технологии включват топлинни, биохимични и химични процеси.

Производство на енергия от сметищен газ
Депонирането на сметища е най-старият и най-прилаганият метод за третиране на отпадъци. Широкото му прилагане в световен мащаб до голяма степен е поради ниските първоначални разходи.

Този метод обаче се характеризира с редица странични ефекти. Сметищата създават сериозна опасност от замърсяване на въздуха и подпочвените и повърхностни води. Те са източник на неприятни миризми, благоприятстват развъждането на гризачи, паразити и др. и сами по себе си са неприятна гледка.

Също така все по-малко са местата, подходящи за използване като сметища. При разлагането на депонираните отпадъци се отделя метан, който се явява парников газ, допринасящ за глобалното затопляне.

Обезвреждането или оползотворяването на този газ е основен елемент от експлоатацията на депата. Той се счита за много подходящ за използване за производство на енергия, при което значително се намаляват и вредните емисии.

Изграждането на системи за оползотворяване на отделения газ могат да бъдат изградени както на вече функциониращи сметища, така и на нови такива. В практиката е установено, че интензивното отделяне на метан, наричан още биогаз, започва след две години от покриването на даден участък в депото и достига своя максимум след пет.

В последствие той постепенно намалява. Счита се, че интензивното отделяне на газ е за период около 20 години. Депонирането не се препоръчва за всякакви материали, подлежащи на рециклиране, смилане, изгаряне или компостиране.

Енергия от топлинна обработка на отпадъците
Топлинната обработка на отпадъците включва тяхното директно изгаряне за производство на енергия или преработването им до течни или газообразни горива. Обикновено това включва използването на процесите пиролиза, газификация, хидриране.

В случаите, когато се предвижда изгарянето на отпадъците, това може да се случи, след като предварително отпадъците бъдат сортирани на фракции с висока калоричност или да бъдат изгорени без предварително сортиране (общо изгаряне).

При общото изгаряне отпадъците се изгарят в пещи при температура от порядъка на 850 до 1250 оС. Отделените газове могат да се използват за производство на пара, която, от своя страна, задвижва парна турбина за производство на електроенергия. Възможно е и производството на топла вода след кондензация на парата.

Използваните днес съоръжения за изгаряне обикновено са оборудвани и със системи за улавяне и пречистване на отделяните вредни газове.

Сортирането на отпадъците за изгаряне е с цел да се отстрани негоримата част от тях. Останалата част се превръща в гориво за изгаряне с цел производство на енергия.
Пиролизата е процес на топлинно разлагане на органични и неорганични вещества, подложени на въздействието на високи температури от порядъка на 400 – 1100 оС в среда без кислород.

Крайните продукти от разлагането са окиси на въглерода и водорода, въглероден диоксид, азот, ацетон и малки количества пепел. Получените горими газове след това се използват за производството на електроенергия.

Газификацията е процес на частично изгаряне с ограничено подаване на кислород. Счита се за подходяща за преработване на биомаса и пластмасови отпадъци. В резултат на процеса се получава горим газ или течни въглеводородни горива. Използват се няколко метода, от които често използван е методът на окисляване под налягане при температура от порядъка на 800 оС за получаване на синтезен газ с калоричност от порядъка на 10-15% от тази на природния газ.

В състава му се включват въглероден оксид, водород, метан, въглероден диоксид, неголямо количество въглеродни съединения като метан и етан. Този газ може да се използва като газообразно гориво за захранване на котли, газови турбини, двигатели с вътрешно горене и други.

Процесът на газификация се счита за подходящ за производство на енергия в отдалечени райони при използването на дървесна биомаса. Счита се за много подходящо решение при малки фабрики или мелници. Също така синетзният газ може да се използва за производство на метанол, синтетичен бензин или да се използва директно като заместител на природния газ.

Производство на енергия при биологична и химична обработка на отпадъците
Биологичната обработка на твърдите отпадъци обикновено се свързва с третирането посредством аеробни и анаеробни процеси. Към аеробното третиране се включват преди всичко компостирането, а към анаеробното – анаеробна ферментация, анаеробно разграждане, гниене.

На биологична обработка се подлагат отпадъци с относително високо съдържание на органични вещества. От гледна точка на производството на енергия анаерoбнoто разграждане е предпочитано, тъй като при него се отделя биогаз, който може директно да се използва като гориво за производство на пара или електроенергия.

Често твърдите отпадъци се комбинират с утайки от пречиствателните станции. Полученият газ може да се подава директно към горелки за изгаряне, а може също така да бъде пречистен и да бъде подаден към газта за битови нужди.

Органичните твърди отпадъци могат да бъдат преработени и чрез ферментация, при което се получава етанол. Отпадъците, които се използват, са предимно от горското или селското стопанство.

Твърдите отпадъци от растителен произход могат да се подложат и на химическа обработка. Под химическо третиране на отпадъците обикновено се има предвид процеса естерификация, при който като изходен продукт се получава биодизел, който може да се използва като гориво.