CC BY
0
ОТХОДЫ, КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ: ВОЗМОЖНОСТИ И ВЫЗОВЫ
В.А. Абдразаков, студент
Научный руководитель: С.Н. Харченко, канд. техн. наук Кубанский государственный аграрный университет им. Трубилина (Россия, г. Краснодар)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-7-2-6-9
Аннотация. В статье рассматриваются способы переработки отходов как альтернативный способ получения энергии. Затрагиваются виды и недостатки, мешающие развитию этого способа получения энергии, а также примеры успешно реализованных проектов всемирного масштаба. Анализируется влияние препятствий в развитии данной сферы, связанных с инфраструктурой, экологией и экономической целесообразностью. Описывается потенциал развития переработки отходов для получения энергии.
Ключевые слова: энергия, атомная энергетика, угрозы, технологии, ядерное оружие, безопасность.
Ежедневно выбрасываются тысячи тонн мусора, которые загрязняют нашу планету. Чтобы исправить сложившуюся ситуацию, создаются разные технологии по переработке отработанного сырья. Многие изделия отправляются на вторичное производство, где из них создается новая продукция. Такие методики дают возможность сэкономить на затратах при приобретении нового сырья, получить дополнительный доход от реализации, а также позволяют очистить мир от мусорных компонентов.
Способы переработки отходов - это методики, которые снижают зависимость от ископаемых топлив и сокращают объем мусора, путем создания вторсырья и получение энергии из отходов. Для этих целей разрабатываются специализированные механизмы, благодаря которым создаются тепловые ресурсы и электричество.
Существует несколько способов переработки отходов для извлечения энергии:
1. Сжигание отходов - его можно разделить на два основных вида:
Когенерация, также известная как три-генерация, - процесс одновременного производства тепла и электроэнергии из одного энергетического процесса. Это означает, что при сжигании топлива для производства электроэнергии происходит также производство тепла. Это тепло может быть использовано для отопления зданий, производства пара или других целей, что делает когенерацию более эффективной, по-
скольку она использует тепло, которое в противном случае было бы потеряно.
Термическое сжигание (или сжигание отходов) - процесс обработки отходов путем их сжигания в специальных установках или котлах с целью получения тепла, которое затем используется для производства пара. После пар запускается в турбину, которая генерирует электричество. Этот процесс может быть использован для утилизации большого разнообразия отходов, включая твердые бытовые отходы, биомассу, пластик и другие материалы.
2. Биогазовые установки - это комплексное решение утилизации отходов пищевой промышленности и агропромышленного комплекса. Они представляют собой герметически закрытую емкость, в которой при определенной температуре происходит анаэробное сбраживание органической массы отходов с образованием биогаза, который в дальнейшем можно использовать для производства электричества и тепла.
3. Пиролиз - технология, при которой органические материалы разлагаются при высоких температурах в отсутствие кислорода. Это позволяет получить синтез-газ, который можно использовать для производства электроэнергии или других химических продуктов.
4. Гидролиз - это процесс разложения материала под воздействием воды. Использование гидролиза для переработки
отходов включает разложение органических материалов, таких как биомасса или пищевые отходы, с применением высоких температур и давления в присутствии воды или пара. В области переработки пищевых отходов гидролиз может также использоваться для разложения биологически разлагаемых отходов, чтобы произвести био-газ или другие продукты. Из которых в дальнейшем можно произвести энергию.
Потенциал отходов как источника энергии
Потенциал отходов как альтернативного источника энергии представляет собой важную область развития, которая может привести к значительным изменениям в секторе энергетики, значительно снизить выброс парниковых газов и сократить зависимости от ископаемых топлив. На данный момент доля возобновляемых источников энергии составляет 40% от общего объема производства, в то время как выработка электроэнергии на основе ископаемого топлива упала на 18%.
Помимо этого, расширение сетей биогазовых и биомассовых установок позволит использовать биологический материал для производства электроэнергии и тепла на более крупных масштабах, а интеграция с технологиями хранения энергии могут способствовать увеличению гибкости систем, работающих на отходах, что сделает их более конкурентоспособными.
Препятствия в развитии энергии из отходов
Однако в нынешнее время производители энергии из отходов сталкиваются с рядом вызовов и препятствий. Так, например, широкомасштабное использование некоторых видов отходов в производстве энергии технологически ограничено ввиду того, что некоторые типы отходов сложно использовать для производства энергии из-за их состава, токсичности или низкой энергетической ценности.
Еще одним препятствием является экономическая целесообразность. Инвестиции в установки по производству энергии из отходов могут быть высокими, а возврат на инвестиции иногда может занимать продолжительный срок из-за невысокой цены на ресурсы и энергию. Помимо этого, для эффективного использования отхо-
дов в качестве источника энергии требуется развитие соответствующей инфраструктуры, включая системы сбора, транспортировки, обработки и утилизации отходов.
Экологический аспект
Подход получения энергии из переработки отходов имеет ряд экологических преимуществ:
1. Уменьшение объема отходов на свалках: использование отходов для производства энергии позволяет сократить объем отходов, отправляемых на свалку, что уменьшает негативное воздействие на окружающую среду.
2. Сокращение использования нефти и газа: использование отходов в качестве источника энергии позволяет сократить зависимость от нефти и газа, что способствует уменьшению выбросов парниковых газов и других загрязнений.
3. Снижение загрязнения воды и почвы: переработка отходов в энергию позволяет избежать использования методов утилизации, которые могут загрязнять воду и почву, таких как сжигание отходов на открытом воздухе.
4. Сокращение потребления природных ресурсов: использование отходов как источника энергии способствует сохранению природных ресурсов, так как в процессе переработки отходов не требуется такое количество энергии, как при добыче и использовании ископаемых топлив.
5. Содействие развитию возобновляемых источников энергии: использование отходов в качестве источника энергии способствует развитию возобновляемых источников энергии, так как многие процессы переработки отходов используют технологии, основанные на возобновляемых источниках энергии.
Можно сделать вывод, что использование отходов как альтернативного источника энергии имеет значительный экологический аспект, способствующий снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Недостатки
Переработка отходов для получения энергии имеет свои недостатки, которые следует учитывать:
1. Инфраструктура и технологии: Некоторые виды переработки отходов, такие
как биомасса или пиролиз, требуют значительных инвестиций и специализированной инфраструктуры. Не в каждом регионе могут быть доступны подходящие технологии.
2. Экологические вопросы: Некоторые методы переработки отходов могут иметь негативное воздействие на окружающую среду, например, выбросы при сжигании отходов могут создавать загрязнение воздуха. Кроме того, использование некоторых видов биомассы может привести к де-форестации и изменению землепользования.
3. Энергетические затраты: Некоторые процессы переработки отходов могут потреблять больше энергии, чем они производят. Например, процессы очистки и транспортировки отходов могут потреблять большое количество энергии.
4. Сортировка и обработка отходов: Подготовка отходов к переработке может потребовать значительных затрат времени и ресурсов, особенно в случае смешанных отходов.
5. Экономическая целесообразность: Некоторые процессы переработки отходов могут быть экономически неэффективными из-за высоких затрат на технологии, инфраструктуру и сырье.
Учитывая эти недостатки, важно разработать комплексный подход к переработке отходов, учитывающий экологические, экономические и технологические аспекты.
Примеры успешных проектов
Проект «Amager Bakke» в Копенгагене, Дания, является примером успешного проекта по производству электроэнергии и тепла из коммунальных твердых отходов с современным подходом к утилизации отходов и созданием инновационных возможностей для общества.
Строительство установки «Amager Bakke» было завершено в 2017 году, и с тех пор она стала символом устойчивого развития и инновационного подхода к производству энергии из отходов. Установка каждый год может перерабатывать около 400 тысяч тонн коммунальных твердых
отходов и производит до 50 МВт электроэнергии и 120 МВт тепла.
Важным аспектом проекта «Amager Bakke» является не только производство энергии, но и создание общественного пространства для рекреации и спорта. На крыше установки расположен современный склон для катания на лыжах и скейтбординга, что делает его уникальным местом отдыха на высоте. Такой подход способствует повышению осведомленности об экологических проблемах и популяризации возможностей использования отходов для производства энергии.
Проект «Amager Bakke» имеет значительное влияние на энергетический сектор, поскольку продемонстрировал эффективность утилизации отходов для производства энергии, способствуя снижению выбросов парниковых газов и уменьшению зависимости от традиционных источников энергии. Более того, он продемонстрировал, что такие проекты могут быть успешно интегрированы в городскую инфраструктуру, создавая инновационные и функциональные пространства, которые пользуются широким признанием общества.
Вывод
Развитие современных технологий привели к тому, что производство энергии из отходов вышло на новый уровень. На данный момент потенциал отходов как альтернативного источника энергии действительно огромен и использование отходов для производства энергии представляет значительные возможности для снижения выбросов парниковых газов и диверсификации источников энергии.
В целом, использование отходов как альтернативного источника энергии является заслуживающим внимания направлением, которое обладает значительным потенциалом для устойчивого развития энергетического сектора и сокращения негативного воздействия на окружающую среду. Преодоление вызовов в этой области потребует дальнейших инноваций, инвестиций и совместных усилий со стороны общества, бизнеса и государства.
Библиографический список
1. Козлов А.В., Ронжин С.С., Никитина О.Н., Глкшенкова К.В. Проблемы экологической безопасности в области обращения с упаковочными отходами и нормативные перспективы его регулирования 2021 // Сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции. Под редакцией О.В. Аракчеевой, И.Ю. Кривдиной. - Нижний Новгород, 2022. - С. 38-42.
2. Будник В.В., Гроня Д.В., Мазаева Т.В. Биологическое загрязнение объектов внешней среды как важная гигиеническая и экологическая проблема // В сборнике: Молодежь XXI века: шаг в будущее. Материалы XIX региональной научно-практической конференции. В 3-х томах. 2018. - С. 360-361.
3. Трофимов А.В. Необходимость оптимального использования и экономии энергоресурсов // Наука, техника и образование. - 2019. - № 1 (54). - С. 59-61.
4. Дадаханов Р.Р., Банкурова Р.У. Проблемы утилизации вторичных отходов и рационального природопользования // В сборнике: Наука и молодежь. Материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, молодых ученых и аспирантов. - 2017. - С. 176-179.
5. Нигматуллина Л.А. Вторичные ресурсы в производстве строительных материалов // В сборнике: приоритетные направления научных исследований. анализ, управление, перспективы. сборник статей Международной научно-практической конференции. - Уфа, 2020. - С. 37-39.
WASTE AS AN ALTERNATIVE ENERGY SOURCE: OPPORTUNITIES AND CHALLENGES
V.A. Abdrazakov, Student
Supervisor: S.N. Kharchenko, Candidate of Technical Sciences Kuban State Agrarian University named after Trubilin (Russia, Krasnodar)
Abstract. The article discusses waste recycling methods as an alternative way to generate energy. The types and disadvantages that hinder the development of this method of energy production are discussed, as well as examples of successfully implemented projects on a global scale. The impact of obstacles in the development of this area related to infrastructure, ecology and economic feasibility is analyzed. The potential for the development of waste recycling for energy production is described.
Keywords: energy, nuclear power, threats, technology, nuclear weapons, security.
