Сырье и энергия из мусора

Для захоронения твердых отходов требуется все больше места, и это даже при том, что часть мусора сжигается. Ведь не всякий мусор горит, и не все, что горит, можно сжигать без риска для окружающей среды.

Как уже говорилось, лишь 22% всего мусора сжигается, 3% компостируется, остальное же просто сваливается за городом. На хранение мусора ежегодно уходит 3 млн м2 земли. И это не считая 119 млн т твердых отходов, которые ежегодно поступают от промышленности, торговли и ремесел!

Дело не только в том, что свалки портят ландшафт, отравляют грунтовые воды и заражают воздух. Мусор состоит отнюдь не из одних ядов и грязи; в нем содержатся многие ценные вещества, не находящие себе применения.  Так обстоит дело только с бытовым мусором. Но мы не только выбрасываем ценное сырье, мы еще и немало платим за такую расточительность.

А ведь многие из отходов можно было бы снова пустить в дело. По расчету профессора Гейнца Хоберга из Высшей технической школы в Аахене, каждая тонна твердых бытовых отходов могла бы принести доход в 27 марок. Если считать, что в год мы выбрасываем 25 млн т, то общая сумма в среднем составит 675 млн марок: небольшие колебания суммы будут зависеть от положения с транспортом и цен на сырье. И эти деньги можно было бы заработать, не только не нанеся ни малейшего вреда окружающей среде, но, напротив, улучшив ее состояние.

Хоберг и его сотрудники разработали экспериментальную установку, загружая в которую с одной стороны мусор, можно с другой получать аккуратно рассортированные бумагу и картон, а также стекло (разобранное по цвету), металлы (разделенные на магнитные и немагнитные) и всякие вещества, пригодные для получения компоста. Непригодно для повторного использования лишь около 10% мусора - это камни, отходы керамики и некоторые пластмассы. Как и прежде, их приходится закапывать. Все остальное возвращается в промышленный круговорот.

Тема вторичного использования сырья и выделяющейся энергии все оживленнее обсуждается общественностью со времен энергетического кризиса и с тех пор, как стали сокращаться естественные запасы многих видов сырья. Почти везде проводится сбор металлолома, старых тряпок, макулатуры. Но систематический сбор утиля в больших объемах ведется в ФРГ лишь в последние несколько лет. Почему, собственно, мы не имеем в каждом городе больших установок, подобных экспериментальной установке профессора Хоберга? Совет экспертов по проблемам охраны окружающей отвечает на этот вопрос так:

«Слишком трудно получить разрешение местных властей на создание в городе каких-либо предприятий по переработке мусора. Главная проблема здесь - сопротивление общественных и политических деятелей на местах. Многие группы, искренне полагающие, что, противясь созданию в своем городе установок по переработке мусора, они защищают окружающую среду, на самом деле лишь создают дополнительные проблемы».

Хотя сказанное относится главным образом к мусоросжигательным установкам, определение места для строительства первого в ФРГ мусороперерабатывающего завода по образцу небольшой установки профессора Хоберга встретило подобное же сопротивление со стороны широкой публики. В конце концов принять такой завод согласился городок Дуслинген недалеко от Дуйсбурга. Строительство финансировали западногерманское министерство науки и техники и правительство земли Баден-Вюртемберг. Завод был построен в 1981 г.

Завод по переработке мусора в Дуслингене - экспериментальное предприятие, перед которым ставилось несколько целей:

- разработка и проверка организации строительства и функционирования подобных заводов, а также проблемы продажи сырья, полученного из мусора;

- крупномасштабное испытание новых методов переработки мусора, ранее проверенных только на небольших установках, а также дальнейшее совершенствование уже известных методов;

- пропаганда применения сырья, полученного из отходов, в промышленности;

- сбор и документирование технологического, производственного и экономического опыта, в том числе опыта по продаже переработанного мусора.

Мощность завода - 300 т мусора в сутки (75 тыс. т в год) при односменной работе, или около 600 т в сутки (150 тыс. т в год) - при двухсменной. Перерабатывается бытовой мусор, а также близкие к нему по составу промышленные отходы. Цех компостирования перерабатывает и осадок сточных вод. По сравнению с классическими способами устранения мусора - захоронением на полигонах, компостированием и сжиганием - новый завод представляет собой более безопасную для окружающей среды и одновременно более экономичную систему.

Пока основным стимулом к созданию мусороперерабатывающих заводов является забота об окружающей среде. Но со временем на первый план выйдет стремление хотя бы частично вернуть производству ценные и все дорожающие сырьевые материалы. Какой метод переработки мусора будет в конце концов принят, зависит в значительной степени от цен на сырье и стоимости переработки. В отдельных отраслях переработки мусора во вторичное сырье достигнуты крупные успехи. Например, мусоросжигательная установка порта Роттердам, крупнейшая в Европе, а может быть, и в мире, снабжает химическую промышленность города дистиллированной водой, получаемой при сжигании. Ежедневно здесь уничтожается свыше 3 тыс. т мусора.

В Изерлоне мусоросжигательная установка снабжает город горячей водой и электроэнергией.

«Мы выбрали пиролизный метод переработки мусора потому, что он обещает стать дешевым и не отравляющим природу способом устранения отходов», - сказал 30 апреля 1980 г. министр сельского хозяйства и окружающей среды земли Баден-Вюртемберг, выступая в заброшенном песчаном карьере близ Алена. Там строится крупная экспериментальная установка для так называемого низкотемпературного пиролиза мусора. Здесь из бытового мусора будут получать тепло, электроэнергию и кокс.

Если опыты покажут, что новый метод выгоден, то вскоре в том же районе будет построен вдвое более крупный завод, который обеспечит теплом и энергией больницу на 480 коек и училище на 4 тыс. учеников.

Инженер Карл Кинер, работая над новой конструкцией карбюратора и двигателя внутреннего сгорания, нашел способ превращать при сравнительно низкой температуре горючие отходы в кокс. Это так называемый низкотемпературный пиролиз (в переводе с греческого - «разрушение огнем»). При пиролизе химические соединения разрушаются или преобразуются нагреванием (в условиях отсутствия кислорода), причем получается смолисто-угольная масса. Новый метод заинтересовал специалистов по санитарной очистке городов в разных странах. Было испытано немало установок пиролиза мусора, основанных на разной технике. Несколько таких установок работают в Рурской области и в Гамбурге.

В установке Кинера размельченный мусор, как и при других методах, нагревается во вращающемся барабане без доступа воздуха, но температура нагрева здесь сравнительно невысока. Образующиеся газы и пары улавливаются и перерабатываются примерно так же, как пары нефти на нефтеперерабатывающем заводе. Остальные вещества обугливаются в барабане, нагретом до 450°, почти как в печи углежога.

Выделяющиеся газы очищаются и нагреваются, причем длинные молекулы углеводородов, например пластмасс, разрываются на короткие цепочки таких веществ, которые можно употреблять в качестве горючего или сырья для химической промышленности. При охлаждении этих газов и паров образуются летучие масла, которые могут быть использованы для отопления или как горючее для двигателей. Конденсирующаяся при этой сухой перегонке вода настолько чиста, что может непосредственно поступать в канализацию.

Горючие газы Кинер собирает для того, чтобы приводить в действие газовый двигатель, вращающий электрогенератор. Треть энергии, получающейся при пиролизе мусора, превращается здесь в электроэнергию. Две трети уходят с охлаждающей водой и выхлопными газами. Вода используется для отопления здания, а выхлопные газы разогревают новую порцию мусора, поступившую в барабан. Пропадает лишь небольшая часть энергии: кпд установки приближается к 80%. Для сравнения отметим, что атомная электростанция превращает в полезную энергию 34% энергии, содержащейся в топливе, угольная электростанция - 40%, а водяная турбина переводит в электроэнергию 90% энергии падающей на нее воды.

По расчету Карла Кинера, в 1976 г. в ФРГ терялось около 72% энергии, применявшейся для производства электричества. Пиролизный завод улучшает это положение. Запроектирован более крупный завод рядом с больницей и училищем, которые он должен обогревать и снабжать энергией. (Но ни пациенты, ни ученики не будут страдать от такого соседства, разве что им помешает шум мусоровозов, доставляющих на завод сырье.) При 7 тыс. рабочих часов в год эта «мусорная электростанция» даст 20 млн кВт-ч, что сэкономит около 7 тыс. т жидкого топлива.

Пиролизные установки в отличие от обычных мусоросжигателей могут перерабатывать практически любой горючий материал - от осадка сточных вод и старых шин до отходов пластмасс, тряпок, остатков торфа и древесины. И конечно, может идти в дело обычный бытовой мусор. Единственный остаток после переработки - зола, объем которой составляет всего около 12% исходного объема мусора и ее легко захоронить на полигоне.

Пиролизная установка рентабельна уже для населенных пунктов с одной тысячью жителей.

Однако необходимо предостеречь от слишком больших надежд на мусор как источник энергии. Обычный мусор имеет слишком малую теплотворную способность. И все же можно утверждать, что использование мусора как вспомогательного источника энергии будет полезным. Мусор многих крупных городов по теплотворной способности приближается к бурому углю. Если мусор больших городов будет полностью сжигаться, за его счет можно будет удовлетворить около 8% общей потребности города в энергии. Если же тепло от мусора не превращать в электроэнергию, а использовать непосредственно для отопления, можно будет удовлетворить также примерно 8% потребностей в отоплении и горячей воде.