Жизнедеятельность человека связана с появлением огромного количества разнообразных отходов. Свалочный газ, образующийся при разложении массы отходов загрязняет атмосферный воздух, прилегающую территорию, поверхностные и грунтовые воды, образующиеся токсичные соединения оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Ликвидировать негативное влияние можно путем организованного сбора отходов на специально оборудованных полигонах, а образующийся газ (в основном метан) собирать и использовать для производства энергии.
Бытовые отходы, образующиеся в значительных количествах и, как правило, не находящие применения и загрязняющие окружающую среду, на самом деле являются возобновляемыми вторичными энергетическими ресурсами. Современные проблемы энергетики могут быть решены при рациональном использовании всех существующих на земле источников топлива и энергии, среди них твердые бытовые и другие отходы, как постоянно возобновляемый источник топлива, занимает существенное место. Перспектива использования ТБО в энергетических целях весьма привлекательна, так как одновременно позволяет решать актуальные проблемы загрязнения окружающей среды урбанизированных территорий. Биогаз, образующийся при разложении отходов по своим свойствам и характеристикам аналогичен природному газу (табл.1).
Таблица 1.
Сравнительная характеристика газов.
| Характеристика | Биогаз | Природный газ |
| Запас энергии в 1 м3 | 6-6,5 кВтч | 9-9,5 кВтч |
| Теплотворная способность | 6000-7500 ккал/м3 | 6700-11000 ккал/м3 |
| Плотность | 1,16-1,27 кг/м3 | 0,68-0,85 кг/м3 |
| Температура возгорания | 650-7500 С | 650-7000 С |
Сбор свалочного газа с использованием специальных инженерных сооружений впервые был осуществлен в Калифорнии в 1937г. Исследования и применение биогаза в США активизировалось после принятия в 1965 г. закона об утилизации твёрдых отходов («Solid Waste Disposal Act»). Работы по утилизации ускорились во время нефтяного кризиса 1970-х годов, а с 1980 г. правительство США начало предоставлять налоговые льготы производителям свалочного газа [3,72]. В настоящее время в мире реализовано уже более 1100 проектов по его использованию. Более 150 полигонов ТБО эксплуатируются как газовые месторождения, 80 % из них находится в США, Германии и Великобритании. По данным европейской биогазовой ассоциации количество систем сбора биогаза на полигонах ТБО составляет: в Германии — 409, Италии — 89, Швеции -83, Дании – 17, Финляндии — 30 [6,24].
Больше всего малых биогазовых установок находится в Китае — более 18 млн, это позволяет заменить 11 млн. тонн условного топлива в энергобалансе странны. Индия производит 4,2 млрд м3 биогаза в год, который используется в основном для бытовых нужд. Объемы годовой газодобычи высокоразвитых стран составляет примерно 1,2 млрд. м3/год, что эквивалентно 429 тыс. т метана или 1 % его глобальной эмиссии. Таким образом, объем извлекаемого газа по сравнению с объемом его образования ничтожен [2,6].
В России за счет альтернативных источников энергии пока удовлетворяется не более 5% от общих энергетических потребностей страны. Благодаря поэтапной реализации программы развития альтернативных источников энергии их доля в ежегодном производстве электроэнергии к 2020 году должна составить 20% (с учетом гидроэлектростанций) и до 80% будет приходиться на биоэнергетику.
Площадь полигонов в Российской Федерации составляет ≈ 15 тыс. га. Только в центральном регионе страны ежегодно образуется около 20 млн м3 ТБО, из которых 96,5 % вывозятся на полигоны для захоронения. Ежегодная эмиссия метана со свалок России оценивается в размере 1,1 млрд. м3 (788 тыс. т), что почти в два раза превышает современное его потребление в мире. Учитывая, что с 1 га полигона в течение года можно собрать около 1 млн м3 биогаза, его производство в стране могло бы составить внушительную цифру – 15 млрд. м3 в год. При общем объеме потребления природного газа в 400-450 млрд. м3/год биогаз может быть источником экономии природных ресурсов [1,8].
Биогаз может производиться из различных видов сырья, в том числе из твердых бытовых отходов, отходов свиноводческих комплексов, птицефабрик, мясоперерабатывающих производств. Удельные объемы выхода биогаза из 1 т сырья животного происхождения составляют до 300м3, а из отходов растительного происхождения – до 200м3 [5,38].
Удмуртская Республика занимает площадь 42,1 тыс. км (0,25% территори РФ) с населением 1518 тыс. человек. Ежегодно в ней образуется, в среднем, около 4 млн. кубометров отходов и только 3-4% из этого количества идет в промышленную переработку, остальное отправляется на полигоны и свалки и становится источником загрязнения окружающей среды. При этом ТБО и промышленные отходы III и IV класса опасности не отделяются друг от друга [4,19]. По данным Росприроднадзора Удмуртской Республики на всей территории находится 429 объектов захоронения отходов: 426 санкционированных мест постоянного размещения; 3 шламоотвала и 1 полигон твердых бытовых отходов, а также насчитывается более 200 мест, куда мусор свозится несанкционированно (рис.1). Каждый год количество отходов производства и потребления увеличивается, в среднем, на 3,5%.
О – объекты размещения отходов, эксплуатируемые лицензированными предприятиями;
О – несанкционированные свалки;
О – свалки, созданные на основании постановлений Глав Администраций об отводе земель
Рисунок 1. Карта-схема размещения отходов в Удмуртской Республике.
Одной из задач улучшения экологической обстановки в Удмуртской Республике является снижение негативного влияния отходов на окружающую среду и здоровье населения. Удмуртская Республика располагает рядом возобновляемых и альтернативных источников энергии: отходы сельского хозяйства, переработки древесины, бытовые отходы, стоки очистных сооружений. Например, в Можгинском районе республики ежегодно образуется 63991,22 тонн ТБО, из них 61379,67 т. органических, состоящих из хозяйственно-бытовых стоков и отходов животноводческих ферм, большая часть которых поступает на очистные сооружения. Количество метана, образующегося из этого количества отходов может составить ежегодно 4927063,80 м3, что позволит получить огромное количество энергии.
Внедрение биогазовых установок в республике позволит утилизировать огромное количество отходов с 6 птицефабрик, 4 мясоперерабатывающих производств, мукомольных предприятий, 3 молочных заводов и др. За счет получения биогаза можно обеспечить до 50-60% потребности в энергии населенных пунктов, расположенных в непосредственной близости, а также производственных предприятий, тепличных хозяйств. В настоящее время количество электроэнергии, необходимой для нормального функционирования коммунального хозяйства и обеспечения населения электроэнергией составляет — 13371610 кВт/ч/год, это в 3,5 раза меньше того количества, которое может быть получено при переработке отходов и сбора биогаза.
Затраты на строительство биогазового комплекса, как показывает мировая практика, окупаются в первые годы эксплуатации [1]. Это свидетельствует о целесообразности с экономической и экологической точек зрения использовать отходы для производства электроэнергии.
Список литературы:
- ВайсманЯ.И., Коротаев В.Н., Армишева Г.Т. Повторное использование площадей полигонов // Научно-практический журнал «ТБО твердые бытовые отходы» — 2007, №3.
- Кашкаров А. П. Современные био-, бензо-, дизель-генераторы и другие полезные конструкции. М. : ДМК Пресс, 2011. – 135 с.
- Kushchev L.A., Suslov D.Y. High-speed technology for processing organic wastes in bubble type bioreactors // Chemical and Petroleum Engineering. 2011. Т. 47. № 1. С. 70-73.
- Смирнов Б.В. Развитие использования возобновляемых и альтернативных источников энергии в Удмуртской республике // Деловой квадрат – 2012. – май 2012. – С 18-20.
- Суслов Д.Ю., Кущев Л.А. Использование биогаза в качестве топлива для получения энергии // Академический журнал Западной Сибири. 2009. № 1. С. 38-39.
- Holm-Nielsen J.B., T.Al Seadi Anaerobic Digestion – Biogas Production. State of the art of biogas in Europe. 1-st International Ukrainian Conference on Biomass for Energy, September 23-26, 2002, Kyiv, Ukraine.[schema type=»book» name=»НЕОБХОДИМОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ В УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ» description=»В статье рассматриваются проблемы утилизации отходов в Удмуртской Республике и необходимость их переработки с целью получения биотоплива. » author=»Горбовская Алла Данииловна, Гонина Алена Владимировна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)» ebook=»yes» ]