Limbah makanan untuk energi. Energi dari sampah adalah bahan bakar yang tidak terbatas

Menerima energi dari makhluk hidup membangkitkan asosiasi primitif bagi banyak orang - dengan seekor kuda yang membawa beban, atau seekor hamster yang memutar dinamo kecil melalui rodanya. Orang lain akan mengingat pengalaman sekolah dengan elektroda yang ditancapkan pada jeruk, membentuk semacam “baterai hidup”... Namun, dalam hal ini, pekerjaan “saudara” kita yang jauh lebih kecil - bakteri, jauh lebih efektif!

“Masalah sampah” dalam skala global jauh lebih signifikan daripada yang terlihat oleh kebanyakan orang, meskipun faktanya hal ini tidak sejelas kengerian lingkungan lainnya yang suka dibicarakan dalam berbagai macam “skandal-sensasi- investigasi”. 26 juta ton per tahun - ini hanya Moskow dan hanya sampah rumah tangga! Dan meskipun kita rajin memilah segala sesuatu lalu mendaur ulangnya, jumlah sampah organik tidak akan berkurang, karena menyumbang sekitar 70% dari seluruh sampah yang dihasilkan umat manusia. Dan semakin maju perekonomian suatu negara, semakin banyak pula sampah organik rumah tangga yang dihasilkan. Tidak ada proses yang dapat mengalahkan massa yang mengerikan ini. Namun selain limbah rumah tangga, terdapat limbah industri dalam jumlah besar - air limbah, limbah produksi makanan. Mereka juga mengandung sejumlah besar bahan organik.

Arah yang menjanjikan dalam memerangi sampah organik yang mengotori planet ini adalah mikrobiologi. Apa yang tidak selesai dimakan manusia, maka selesai dimakan oleh mikroba Prinsipnya sendiri sudah diketahui sejak lama. Namun, saat ini masalahnya adalah penggunaannya yang efektif, dan hal inilah yang terus dikembangkan oleh para ilmuwan. Sangat mudah untuk “memberi makan” hamburger yang setengah dimakan ke mikroba di dalam toples! Tapi ini tidak cukup. Kita memerlukan teknologi yang memungkinkan bakteri memproses ribuan dan jutaan ton sampah dengan cepat dan produktif tanpa biaya tambahan, tanpa struktur dan katalis yang mahal, yang biayanya meniadakan efisiensi akhir dari proses ini. Sayangnya, sebagian besar teknologi yang menggunakan bakteri untuk mengolah sampah saat ini tidak menguntungkan, tidak produktif, atau sulit untuk dikembangkan.

Misalnya, salah satu teknologi pengolahan sampah dengan menggunakan bakteri yang terkenal dan berkembang adalah metode produksi biogas, yang sudah tidak asing lagi bagi banyak petani asing. Kotoran ternak dibusukkan menggunakan mikroba, yang melepaskan metana, yang dikumpulkan dalam kantong gelembung besar. Sistem ini beroperasi dan menghasilkan gas yang cocok untuk memanaskan lahan pertanian yang sama melalui listrik yang dihasilkan oleh generator turbin gas atau langsung melalui pembakaran. Namun kompleksitas seperti itu tidak dapat diukur secara teknologi saja. Cocok untuk peternakan atau desa, tapi tidak untuk kota besar. Ditambah lagi, tidak seperti pupuk kandang, sampah perkotaan mengandung banyak komponen beracun. Zat beracun ini berakhir dalam fase gas dengan cara yang sama seperti metana yang bermanfaat, dan “campuran” terakhirnya ternyata sangat tercemar.

Namun, sains tidak tinggal diam - salah satu teknologi paling menjanjikan yang kini menarik minat para ilmuwan di seluruh dunia (termasuk, mungkin, yang terkenal di Inggris) adalah penggunaan apa yang disebut “bakteri penghasil listrik”, yaitu salah satu pemakan sampah terbaik, sekaligus menghasilkan listrik dari proses yang tidak menyenangkan ini dari sudut pandang manusia. Pada permukaan membran sel bakteri tersebut terdapat protein yang disebut sitokrom, tempat terbentuknya muatan listrik. Selama proses metabolisme, bakteri “melemparkan” elektron ke permukaan selnya dan menghasilkan elektron berikutnya - dan seterusnya berulang kali. Mikroorganisme dengan sifat seperti itu (misalnya geobacter) telah dikenal sejak lama, namun kemampuan kelistrikannya belum ditemukan penerapan praktisnya.

Apa yang dilakukan ahli mikrobiologi? Andrey Shestakov, peneliti di Departemen Mikrobiologi, Fakultas Biologi, Universitas Negeri Moskow dan kepala laboratorium bioteknologi mikroba, mengatakan kepada Computerra tentang hal ini:

“Kami mengambil elektroda-anoda, menutupi permukaannya dengan sel-sel mikroorganisme elektrokimia, menempatkannya sebagai pengganti hidrogen dalam media nutrisi yang perlu kami proses (sampah, “larutan sampah” - untuk kesederhanaan kami akan melakukannya tanpa detail), dan selama metabolisme sel-sel ini kita dari masing-masing kita akan menerima elektron dan proton dari mereka.

Kemudian semuanya sama seperti di sel bahan bakar konvensional - sel melepaskan elektron dan proton, proton dikirim melalui membran penukar proton ke ruang katoda ke elektroda kedua baterai ini, menambahkan oksigen dari udara “di knalpot” kita mendapatkan air, dan kita mengalirkan listrik ke sirkuit eksternal. Ini disebut Sel Bahan Bakar Mikroba.

Ada baiknya untuk mengingat cara kerja dan fungsi sel bahan bakar hidrogen-oksigen klasik. Dua elektroda, anoda dan katoda (misalnya, karbon dan dilapisi dengan katalis - platina), ditempatkan dalam wadah tertentu, dibagi menjadi dua bagian oleh membran penukar proton. Kami memasok hidrogen ke anoda dari sumber eksternal, yang berdisosiasi menjadi platinum dan melepaskan elektron dan proton. Membran tidak melewatkan elektron, tetapi mampu melewatkan proton, yang berpindah ke elektroda lain - katoda. Kami juga menyuplai oksigen (atau sekadar udara) ke katoda dari sumber eksternal, dan menghasilkan limbah reaksi - air murni. Listrik dikeluarkan dari katoda dan anoda dan digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan. Dengan berbagai variasi, desain ini digunakan pada kendaraan listrik, dan bahkan pada gadget portabel untuk mengisi daya ponsel cerdas jauh dari stopkontak (misalnya, diproduksi oleh perusahaan Swedia Powertrekk).

Dalam wadah kecil di media nutrisi terdapat anoda dengan mikroba. Ia dipisahkan dari katoda oleh membran penukar proton yang terbuat dari Nafion - dengan merek ini bahan ini diproduksi oleh BASF, yang belum lama ini dikenal semua orang dengan kaset audionya. Ini dia - listrik sebenarnya dihasilkan oleh mikroba hidup! Dalam prototipe laboratorium, satu LED menyala melalui konverter pulsa, karena LED memerlukan 2-3 volt untuk menyala - lebih kecil dari yang dihasilkan MFC. Meskipun dibutuhkan waktu yang cukup lama untuk sampai ke laboratorium bioteknologi mikroba Universitas Negeri Moskow di ruang bawah tanah yang dalam melalui koridor yang berdebu dan liar, laboratorium tersebut sama sekali bukan gudang peralatan ilmiah Soviet kuno, seperti yang terjadi pada sebagian besar laboratorium. ilmu pengetahuan dalam negeri saat ini, tetapi dilengkapi dengan peralatan impor modern.

Seperti sel bahan bakar atau galvanik lainnya, MFC menghasilkan tegangan kecil - sekitar satu volt. Arus secara langsung bergantung pada dimensinya - semakin besar, semakin tinggi. Oleh karena itu, dalam skala industri, diasumsikan instalasi berukuran cukup besar, dihubungkan secara seri menjadi baterai.

Menurut Shestakov, perkembangan di bidang ini dimulai sekitar setengah abad yang lalu:

“Generator mikroba” mulai dipelajari secara serius di NASA pada tahun enam puluhan, bukan sebagai teknologi untuk menghasilkan energi, tetapi sebagai prinsip efektif untuk mengolah limbah di ruang terbatas sebuah pesawat ruang angkasa (bahkan kemudian, sejauh mungkin, mereka mencoba melindungi ruang angkasa dari puing-puing, tanpa malu-malu terus mencemari bumi...!) Namun teknologi telah lahir dan setelah itu sebenarnya tetap dalam keadaan koma selama bertahun-tahun, hanya sedikit orang yang benar-benar membutuhkannya. Namun, 4-5 tahun yang lalu hal ini mendapat angin kedua - karena terdapat kebutuhan yang signifikan mengingat jutaan ton sampah mengotori planet kita, serta mengingat perkembangan berbagai teknologi terkait, yang mungkin membuat memungkinkan untuk membuat sel bahan bakar mikroba menjadi “format desktop” eksotik non-laboratorium, namun menjadi sistem industri nyata yang memungkinkan pemrosesan limbah organik dalam jumlah besar.

Saat ini, perkembangan Rusia di bidang MFC adalah buah dari upaya bersama Fakultas Biologi Universitas Negeri Moskow dan perusahaan M-Power World, penduduk Skolkovo, yang menerima hibah untuk penelitian tersebut dan mengalihdayakan pengembangan mikrobiologi ke spesialis khusus. , yaitu, bagi kami. Sistem kami sudah berfungsi dan menghasilkan arus nyata - tugas penelitian saat ini adalah memilih kombinasi bakteri dan kondisi yang paling efektif di mana MTC dapat berhasil ditingkatkan dalam kondisi industri dan mulai digunakan dalam industri pengolahan dan daur ulang limbah. ”

Belum ada pembicaraan mengenai stasiun MFC yang setara dengan sumber energi tradisional yang sudah terbukti. Sekarang prioritas pertama bagi para ilmuwan adalah mendaur ulang sampah organik secara efektif, dan bukan memperoleh energi. “Kebetulan saja” bakteri penghasil listriklah yang paling “rakus”, dan karena itu paling efektif. Dan listrik yang mereka hasilkan selama operasi sebenarnya merupakan produk sampingan. Itu perlu diambil dari bakteri dan “dibakar”, melakukan pekerjaan yang bermanfaat agar proses biologis terjadi seintensif mungkin. Menurut perhitungan, ternyata pabrik daur ulang sampah berbasis sel bahan bakar mikroba akan cukup untuk beroperasi tanpa sumber energi eksternal.

Namun, di laboratorium Shestakov mereka tidak hanya mengejar arah "sampah", tetapi juga arah lain - murni energi. Jenis biogenerator yang sedikit berbeda disebut “sel bahan bakar bioreaktor” - biogenerator ini dibangun berdasarkan prinsip yang berbeda dari MFC, tetapi ideologi umum untuk menerima arus dari organisme hidup, tentu saja, tetap ada. Dan sekarang hal ini ditujukan terutama pada produksi energi.

Yang menarik adalah meskipun banyak ilmuwan di seluruh dunia kini mempelajari sel bahan bakar mikroba sebagai alat untuk menghancurkan limbah, sel bahan bakar hanya dipelajari di Rusia. Maka jangan heran jika suatu saat kabel dari stopkontak rumah Anda tidak mengarah ke turbin pembangkit listrik tenaga air biasa, melainkan ke bioreaktor limbah.

Kebutuhan untuk mengatasi masalah daur ulang limbah padat rumah tangga dan pengolahan air limbah cair perkotaan dan pedesaan sudah lama tertunda, namun belum ada teknologi yang dapat menyelesaikannya secara komprehensif. Segala sesuatu yang ditawarkan kepada umat manusia itu mahal atau tidak efektif.

Teknologi yang diusulkan, menurut pendapat kami, tidak memiliki kekurangan kritis ini dan memiliki satu keunggulan utama dan mendasar.

Teknologi Emax (ada permohonan paten) mewakili kompleks bagian teknologi yang saling berhubungan yang memastikan pengolahan limbah padat dan cair rumah tangga, pertanian dan industri menggunakan berbagai metode:

1. Tempat pengolahan sampah

Sistem pengumpulan sampah (mungkin dengan pemilahan kasar awal)

2. Tempat pengolahan limbah cair terdiri dari

Kolam untuk akumulasi air limbah dan penyaringan gas tungku;

Sistem bak mandi kotak plastik dengan sistem untuk mendukung pertumbuhan intensif tanaman khusus;

3. Area pengumpulan dan pengolahan massa hijau:

Wadah penyimpanan;

Peralatan penggilingan biomassa;

3. Bagian energi:

Reaktor biogas umpan berkelanjutan;

Tangki bensin;

Masing-masing modul yang membentuk sistem cukup dikenal luas dalam produksinya, namun tidak digunakan dalam kombinasi tersebut.

Selain itu, terdapat perkembangan-perkembangan baru yang mendasar, yang implementasinya memungkinkan untuk menggabungkan keempat bagian ini menjadi satu siklus, yang masukannya adalah sampah dan saluran pembuangan, dan keluarannya:

Massa hijau berharga yang dapat digunakan untuk produksi pakan, kertas, furnitur, serta untuk pengisian reaktor biogas.

Listrik dan panas

Oksigen.

Profitabilitas ekonomi dipastikan di hampir setiap bidang teknologi - biaya pembuangan limbah padat, penerimaan limbah, penjualan kelebihan biogas, listrik dan panas, dan penjualan kelebihan biomassa.

Opsi aplikasi untuk teknologi Emax.

Mengoperasikan rumah kaca.

Biomodul Emax standar dipasang, ukurannya dihitung tergantung kebutuhan listrik dan panas. Perjanjian dibuat dengan perusahaan yang mengumpulkan dan membuang limbah dan perusahaan yang membersihkan septic tank. Vermikompos dan pupuk hayati cair digunakan untuk kebutuhan rumah kaca. Biaya konstruksi bisa relatif rendah, terutama jika sebagian bangunan sudah digunakan. Keuntungan berasal dari pembuangan limbah dan penghematan pasokan energi fasilitas.

Mengoperasikan kompleks peternakan

Biomodul Emax standar, ukurannya dihitung berdasarkan volume sampah. Dalam hal ini, perlu untuk mengencerkan larutan nutrisi (pupuk kandang) yang terlalu pekat. Oleh karena itu, air yang telah dimurnikan dikembalikan ke kolam penimbunan dan digunakan dalam proses perawatan hewan. Hasil biogas dibandingkan dengan reaktor biogas standar yang menggunakan limbah pertanian secara langsung lebih dari 10 kali lipat. Dalam hal ini, hanya limbah padat yang dapat diimpor dari luar, namun volumenya meningkat karena meningkatnya konsentrasi larutan. Produksi listrik akan berlebihan, diperlukan pasar penjualan. Hal ini dapat diatasi melalui pemanfaatan sebagian biomassa untuk pakan ternak. Menurut pendapat kami, ini adalah pilihan yang paling menguntungkan secara ekonomi untuk menggunakan teknologi ini.

Instalasi pengolahan air limbah kota

Masuk akal untuk membuat biomodul Emax dengan susunan bangunan vertikal. Tinggi dan ukuran keseluruhan dihitung berdasarkan volume limbah cair. Diperlukan sistem pengumpulan dan penyimpanan CO2 tambahan, karena gas tidak disuplai ke bak mandi pada malam hari. Limbah padat diimpor oleh perusahaan kota, perlu dibangun tungku besar dengan turbin. Bahkan, kompleks tersebut akan menjadi pembangkit listrik dan pemanas kota dengan sistem pemurnian emisi dan limbah padat sebagai pendingin. Sistem ini menghasilkan panas dan listrik dalam jumlah besar. Dibutuhkan pasar penjualan yang besar. Persoalan penggunaan air bersih dan kascing pun muncul. Volume lumpur tungku menjadi signifikan. Biaya desain, konstruksi, dan pengoperasian sangat besar. Tapi keuntungannya juga sangat tinggi.

Blok kota atau kota kecil

Dalam hal penggunaan Emax sebagai sumber pasokan energi untuk pemukiman atau kawasan perumahan yang dibangun secara terpisah, lokasi biomodul Emax dapat vertikal atau horizontal, tergantung pada banyak faktor - biaya tanah, ketersediaan dana, dan preferensi estetika pengembang. Penting untuk memasang saluran pasokan air tambahan di bangunan tempat tinggal yang baru dibangun, di mana kamar mandi apartemen, radiator, titik penyiraman halaman, dll. akan dihubungkan. Mungkin terjadi kekurangan kapasitas sistem selama musim dingin. Hal ini dapat diatasi dengan mengumpulkan biogas di musim panas atau mengimpor bahan bakar tambahan di musim dingin. Sebuah perusahaan yang melayani wilayah berpenduduk dapat memperoleh keuntungan yang signifikan melalui penjualan listrik dan panas bukan dengan harga grosir, tetapi dengan harga eceran, atau menurunkan tarif layanan utilitas dan membuat perumahan lebih terjangkau bagi warga.

Pembangunan perumahan swasta

Untuk rumah dengan luas 120-150 m2, setidaknya empat orang membutuhkan saluran pembuangan limbah dan sampah. Sistem ini menyediakan produksi listrik dan sebagian panas yang cukup, atau panas dan sebagian listrik. Di sini juga disarankan untuk mengirimkan air murni ke kamar mandi rumah dan sistem pemanas. Jika terdapat hewan ternak domestik di perkebunan, swasembada energi sepenuhnya dapat dilakukan.

Properti komersial perkotaan yang terpisah

Disarankan untuk membangun biomodul Emax hanya jika gedung tersebut dikunjungi oleh banyak orang. Dalam hal ini, dimungkinkan untuk menyediakan sebagian jenis energi tertentu kepada bangunan dari limbahnya sendiri. Namun, biaya utilitas dapat dikurangi dengan menghentikan pengumpulan sampah dan menggunakan air daur ulang di toilet.

Penyediaan pakan pada kompleks peternakan dalam kondisi bencana geoklimatik

Biomodule Emax merupakan produsen pakan bergizi tinggi yang tidak bergantung pada aktivitas matahari, budidayanya tidak memerlukan biaya tambahan untuk pemanas dan penerangan. Indikator ekonomi bukanlah faktor yang signifikan.

Transportasi bermotor (sebagai kegilaan)

Biomassa tanah dimasukkan ke dalam tangki komposit dan mesinnya menggunakan biogas, yang dihasilkan langsung saat mobil bergerak.

Kemungkinan produksi terkait dengan teknologi

Pembuatan reaktor Dianova;

Pembuatan bak mandi kotak dan jalur bergerak untuk mencetak bak mandi kotak;

Produksi jalur Emax untuk konstruksi perumahan individu;

Pembuatan boiler untuk limbah padat;

Pembuatan generator listrik berbahan bakar gas;

Perkiraan perhitungan produksi beberapa produk per air limbah dari pemukiman 1000 orang per hari.

Jika berhasil, ada kemungkinan untuk menciptakan ekosistem yang menjamin berfungsinya permukiman apa pun, mulai dari permukiman minimal - pertanian, permukiman, hingga aglomerat perkotaan terbesar seperti Moskow dan New York, yang akan “memberi makan” pada segala sesuatu yang dihasilkan kota-kota ini, dan sebagai imbalannya menghasilkan air energi bersih dan oksigen.

Sebuah kota yang dilengkapi dengan ekosistem siklus tertutup yang terintegrasi ke dalam strukturnya akan menjadi ekosistem hidup yang menyediakan energi, air bersih, udara bersih bagi warganya, dan menghilangkan segala jenis polusi. Ekosistem serupa mulai dikembangkan di dunia, namun produktivitas dari pilihan yang ada masih dapat diabaikan, karena tidak memiliki tingkat pertumbuhan biomassa yang unik, dan karenanya pengolahan limbah, dan oleh karena itu menghasilkan keuntungan per unit biaya, serta kompleks yang diusulkan.

Akan seperti apa negara, kota, planet kita dalam beberapa dekade mendatang? Akankah semua ini menjadi lahan reklamasi atau akankah timbunan sampah yang terus bertambah mencapai rumah dan beranda kita? Di negara maju, daur ulang sampah rumah tangga telah dilakukan selama lebih dari 40 tahun, namun bagi Rusia hal tersebut masih merupakan hal baru.

Kita praktis tidak tahu apa-apa tentang teknologi pengolahan sampah paling modern. Andrey Lopatukhin, konsultan di ALECON, sebuah perusahaan yang bergerak dalam penerapan sistem hidroseparasi sampah kota (MSW) di CIS, menjawab pertanyaan tersebut.

Apa itu teknologi hidroseparasi limbah padat?

Proses hidroseparasi dilakukan sebagai berikut: sampah yang belum disortir dimasukkan ke dalam ban berjalan yang bergerak. Sabuk tersebut bergerak di bawah magnet yang sangat kuat, tempat menempelnya limbah logam, setelah itu limbah tersebut dimasukkan ke dalam drum yang berlubang dengan diameter berbeda, dan limbah tersebut dipilah berdasarkan ukurannya. Fraksi kecil dan besar diarahkan sepanjang sabuk yang berbeda, yang diturunkan ke dalam tangki berisi air. Kemudian sampah yang lebih ringan naik ke permukaan, dan dengan bantuan kipas angin, kantong-kantong tersebut disortir ke dalam satu wadah dan botol-botol ke dalam wadah lain. Kemudian bagian sampah tersebut disiapkan untuk pengolahan tahap sekunder, dan dari sampah yang tenggelam ke dasar – residu organik – dihasilkan biogas dalam bioreaktor.

Energi yang diperoleh dari pembakaran biogas memenuhi kebutuhan pembangkit, 60-70% energi dijual. 80-85% dari total volume sampah didaur ulang. Pabrik ini memiliki desain modular dari 300 ton limbah per hari; produktivitas dapat ditingkatkan hingga 2000 ton per hari dan lebih tinggi. Dari sampah kita dapat penghasilan! Biogas dan listrik ramah lingkungan dihasilkan dari sampah organik!

Berapa potensi energi tahunan dari limbah padat di Rusia, di mana konsentrasinya? Apakah daur ulang limbah padat dapat mengatasi masalah energi?

Terlepas dari banyaknya tempat pembuangan sampah alami, hanya di Distrik Federal Pusat potensi akumulasi sampah padat setiap tahunnya setara dengan 250.000 ton.Tempat pembuangan sampah terbesar untuk proyek teknologi ekstraksi metana saat ini adalah prioritas utama. Mereka terkonsentrasi di Distrik Federal Pusat - 4 tempat pembuangan sampah, di Tula - 1, di wilayah Moskow - 3, di Distrik Federal Selatan - 1, di Barat Laut - 2, di Distrik Federal Ural - 2, di Federal Volga Distrik - 6 tempat pembuangan sampah, di Timur Jauh – 1 dan di Distrik Federal Siberia – 3 tempat pembuangan sampah.

Dapatkah daur ulang limbah padat membantu mengatasi masalah energi?

Niscaya! Perhitungan menunjukkan, tempat pembuangan sampah jalanan menghasilkan metana sebesar 858 juta ton per tahun, biogas – 1.715 juta ton.

Berapa jumlah bahan organik dalam sampah? Apa yang terjadi pada bagian anorganik dalam teknologi hidroseparasi yang diusulkan?

Sampah mengandung zat anorganik dan organik yang memiliki tingkat penguraian yang berbeda-beda. Kandungan bahan organik pada sampah adalah 35-60% berat dari total jumlah sampah. Melalui daur ulang, sumber daya anorganik mendapat kehidupan kedua. Misalnya, logam non-besi dan besi dilebur, kaca digunakan dalam konstruksi, dan banyak barang berguna untuk keperluan rumah tangga dibuat dari plastik.

Apa kelebihan metode hidroseparasi sampah padat dibandingkan metode pirolisis plasma dan penutupan TPA sampah lainnya dengan produksi energi berbasis gas TPA? Apa ceruk pasarnya?

Keuntungan utama dari teknologi hidroseparasi limbah padat dibandingkan dengan metode pirolisis plasma lainnya adalah efisiensi yang lebih besar dan pengembalian perusahaan yang cepat, siklus teknologi yang tertutup dan ramah lingkungan. Untuk mendirikan pabrik, Anda membutuhkan lahan seluas 2 hektar dan investasi yang relatif kecil yang akan terbayar dalam lima tahun.

Dari biogas mendapatkan listrik energi, sebagian untuk kebutuhan sendiri, dan sebagian lagi untuk dijual. Massa organik, yang diubah menjadi kompos setelah diproses dalam bioreaktor, merupakan pupuk ramah lingkungan yang sangat baik untuk menanam tumbuhan dan sayuran di rumah kaca.

Karena pirolisis plasma memerlukan banyak listrik, biayanya sama dengan metode pembakaran limbah padat. Semua pabrik yang beroperasi menggunakan teknologi pirolisis tidak memberikan solusi yang diperlukan untuk masalah limbah padat karena alasan berikut:

Sebagian besar sampah sekunder mencemari lingkungan;

Penampilan buruk. Hanya terdapat sedikit pabrik di seluruh dunia yang berkapasitas lebih dari 300 ton per hari;

Keluaran energi limbah yang rendah;

Tingginya biaya pembangunan pabrik dan biaya pemrosesan yang berkelanjutan.

Untuk memastikan kebersihan lingkungan dari siklus teknologi, perlu dipasang filter gas dan perangkap asap yang mahal.

Teknologi produksi gas TPA dengan penutupan TPA sampah ditandai dengan banyak indikator pencemaran lingkungan. “Filtrat” cairan beracun, yang terakumulasi di kedalaman, berakhir di air tanah dan waduk, meracuni mereka. Selain itu, di tempat pembuangan sampah seperti itu, proses penguraian sampah melambat karena kurangnya udara, dan tidak ada yang tahu berapa dekade lagi yang diperlukan agar sampah tersebut benar-benar terurai.

Selain itu, teknologi ini memerlukan lahan dan biaya operasional yang besar.

Teknologi pemisahan hidro limbah padat menempati ceruk yang layak di pasar untuk penawaran pembuangan limbah sebagai teknologi yang paling ekonomis dan aman bagi lingkungan.

Produk apa yang ditawarkan perusahaan pengolahan limbah padat ke pasar: panas, listrik, gas? Siapa pembeli sumber daya ini?

Selain produk-produk yang didaur ulang (kaca, logam, plastik, karton dan kertas), perusahaan yang mengolah limbah padat sepenuhnya memenuhi kebutuhan listrik mereka sendiri dan memasok produk mereka ke pasar panas, listrik dan gas. Biowaste digunakan untuk menghasilkan kompos berkualitas tinggi untuk kebutuhan pertanian.

Pilihan yang memungkinkan adalah kompleks umum pengolahan limbah padat dengan budidaya tumbuhan, sayuran atau bunga di rumah kaca.

Apakah Rusia memiliki pengalaman dalam mengatur perusahaan pengolahan limbah padat yang menyediakan sumber daya untuk produksi energi? Masalah apa yang mereka hadapi?

Potensi sampah padat di Rusia sekitar 60 juta ton per tahun. Di wilayah Moskow saja, sekitar 6 juta ton limbah padat dibuang ke tempat pembuangan sampah setiap tahunnya. Setelah bagian organik dari sampah terurai, biogas diproduksi di tempat pembuangan sampah. Komponen utama biogas adalah gas rumah kaca: karbon dioksida (30-45%) dan metana (40-70%).

Menurut para ahli, di TPA dengan luas sekitar 12 hektar, dengan volume pembuangan 2 juta m 3 sampah padat, dimungkinkan untuk memperoleh sekitar 150-250 juta m 3 biogas per tahun dan memperoleh sekitar 150 -300 ribu MW energi listrik. TPA ini dapat digunakan selama beberapa tahun tanpa mengganti peralatan atau menginvestasikan sumber daya keuangan tambahan. Sayangnya, kami tidak mengetahui adanya proyek yang selesai menggunakan teknologi ini di Federasi Rusia.

Salah satu alasan mengapa Rusia masih belum memiliki teknologi inovatif untuk pengolahan limbah padat adalah tidak diterapkannya Protokol Kyoto. Di Israel, misalnya, untuk pengumpulan gas rumah kaca di tempat pembuangan sampah berkapasitas 2 juta m3, 5-10 juta euro per tahun dapat dikumpulkan melalui mekanisme Kyoto. Kami jarang menggunakan tempat pembuangan sampah dan tempat pembuangan sampah yang ada, tetapi memilah sampah setelah dikumpulkan. Kami mengolah sampah organik untuk menghasilkan biogas dan kompos segera setelah tong sampah. Dengan cara ini kita dapat mencegah penguburan yang tidak perlu.

Tak hanya tikus dan kucing, para tunawisma dan pencari berbagai barang berharga tak kenal lelah sudah lama mengobrak-abrik sampah. Para ilmuwan dan insinyur semakin terlibat dalam hal ini. Tapi apa yang mereka coba temukan di dalamnya? Tentu saja energi. Bagaimanapun, sampah bisa bermanfaat.

Potensi energi

Sampah sebagai sumber energi terbarukan dan tidak ada habisnya? Mengapa tidak. Ingat Dr. Emmett Brown dari trilogi film Back to the Future? Menemukan dirinya berada di masa depan, sang pakar memodifikasi mesin waktunya, melengkapinya dengan “reaktor nuklir rumahan” yang menghasilkan listrik dari sisa makanan. Sementara itu, tahun 2015 yang tergambar dalam film tersebut bukan lagi masa depan fantastis yang masih jauh, melainkan masa lalu yang nyata, meski baru-baru ini. Dan jika reaktor nuklir dalam kehidupan sehari-hari belum sampai pada penggunaan (walaupun pengembangan terus dilakukan tanpa kenal lelah), maka produksi energi dari limbah sudah menjadi hal yang lumrah.

Sumber daya alam untuk produksi energi di bumi semakin berkurang, dan segala jenis sampah semakin banyak, dan terkadang tidak ada tempat untuk membuangnya. Benar, negara-negara maju yang kaya (terutama negara-negara yang secara hukum melarang pembuangan sampah) mampu melakukan pengolahan sampah di negara-negara dunia ketiga dengan biaya tertentu, namun hal ini merupakan bom waktu, karena negara-negara tersebut tidak memiliki kemampuan pengolahan dan teknologi yang tepat. dan keinginan khusus untuk melakukan ini juga. Dan hanya ada satu planet untuk semua orang.

Berikut ini adalah hukum dasar alam yang terkenal: energi tidak hilang di mana pun, tetapi tetap dalam satu atau lain bentuk - satu-satunya pertanyaan adalah bagaimana cara mengekstraksi dan mengubahnya secara efektif dan tidak berbahaya. Dan jika demikian, maka tidak ada gunanya menyia-nyiakan atau dengan bodohnya menghancurkan bahan mentah yang berharga, yang sebagian besar adalah sampah - lebih baik memanfaatkan potensi energinya yang cukup tinggi. Contoh yang baik adalah daur ulang ban mobil bekas. Jumlahnya banyak dan ukurannya sangat besar, tetapi pada saat yang sama merupakan bahan berharga yang dapat didaur ulang. Jika Anda membakar satu ton ban saja, sekitar 300 kg jelaga dan hampir setengah ton gas beracun akan terlepas ke atmosfer. Jika kita memprosesnya melalui pirolisis suhu rendah (hingga 500 ° C), maka outputnya adalah minyak sintetis, karbon hitam, dan gas yang mudah terbakar.

Banyak orang, organisasi dan perusahaan di banyak negara telah mengabdikan diri mereka untuk memecahkan masalah “pengembangan energi” dari simpanan limbah, dan semua ini telah memunculkan berbagai penelitian, teknologi, sistem, program dan kegiatan yang disebut umum. Sampah menjadi Energi (WEA) atau Energi -dari Sampah - “Sampah menjadi energi”, atau “Energi dari sampah”.

Kiloton ke kilowatt!

Selama hampir satu setengah abad, alternatif pembuangan sampah di tempat pembuangan sampah, seperti insinerasi, telah ada dan terus berkembang secara luas: pabrik insinerasi sampah pertama dibangun di Nottingham, Inggris, pada tahun 1874. Namun untuk apa dibakar (meracuni atmosfer) jika energi panas yang dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk kebaikan? Sebagai contoh buku teks tentang energi “limbah” tersebut, pabrik insinerasi Spittelau yang ramah lingkungan di distrik ke-9 Wina (salah satu distrik pusat, tempat Mozart dan Schubert, Beethoven dan Freud tinggal pada waktu yang berbeda) paling sering dikutip.

Sebuah mahakarya desain industri, pabrik ini menjadi salah satu daya tarik ibu kota Austria, beserta gedung opera, katedral, atau istana kekaisarannya, dan pada saat yang sama, dengan mengolah 250 ribu ton sampah kota setiap tahunnya, menghasilkan energi panas yang telah digunakan untuk memanaskan lebih dari 100 ribu rumah selama seperempat abad di beberapa wilayah Wina sekaligus. Saat ini, pengalaman Austria semakin meluas, dan sampah kota (MSW) memainkan peran yang semakin penting dalam pasokan bahan bakar dan panas di negara-negara maju. Jadi, di Belanda, yang 100% mengolah limbahnya, terdapat 11 pembangkit listrik tenaga panas “sampah”.

Langkah logis berikutnya adalah mengubah, jika perlu, energi panas menjadi energi listrik yang lebih “dapat diterapkan” dan “segala musim”. Dan sekarang 130 pabrik di Prancis, yang diakui sebagai pemimpin Eropa dalam produksi energi dari limbah kota, setiap tahunnya menghasilkan hampir 10 juta Gcal energi panas dan lebih dari 3 miliar kWh listrik. Secara total, ada sekitar 500 perusahaan yang memproduksi energi dari limbah di Eropa, dan jumlah yang sama di Cina saja, dan di Jepang, yang masalah limbah dan bahan bakarnya sangat relevan karena alasan yang jelas, terdapat hampir 2 ribu perusahaan. Pada saat yang sama, perhitungan para ahli menunjukkan bahwa teknologi pembakaran langsung memungkinkan diperolehnya jumlah energi panas yang sama dari 1 ton sampah seperti dengan membakar 250 kg bahan bakar minyak atau 200 liter solar.

Dan di Rusia kami memprosesnya

Belum lama ini, pemerintah Moskow - "pemasok" limbah padat terbesar di Rusia - meninggalkan (sebagian besar di bawah pengaruh protes dari penduduk lokal dan pemerhati lingkungan) gagasan untuk membangun pabrik pembakaran sampah, dan lebih memilih perusahaan yang menggunakan teknologi pemisahan hidro. , yang jauh lebih murah dan memungkinkan pemisahan sampah menjadi pecahan (kertas, logam, kaca, plastik, dll.), dan kemudian mengolahnya menjadi bahan daur ulang, pupuk, dan energi. Omong-omong, komposisi sampah padat di Rusia adalah sebagai berikut: kertas dan karton - 35%, sisa makanan - 41%, plastik - 3%, kaca - 8%, logam - 4%, tekstil dan lainnya - 9%.

Kini, setelah kritik keras presiden terhadap TPA raksasa Balashikha, yang telah lama membosankan bagi penduduk setempat dan kini mendapatkan “ketenaran” di seluruh Rusia, topik pembangunan pabrik pembakaran sampah kembali menjadi relevan. Sehubungan dengan likuidasi ini dan penutupan sejumlah tempat pembuangan sampah di dekat Moskow, diambil keputusan untuk membangun jaringan pabrik generasi baru di wilayah tersebut, menggunakan teknologi gasifikasi plasma WPC - salah satu yang paling canggih dan ramah lingkungan saat ini.

Setiap pabrik tersebut mampu mengolah 1.500 ton sampah yang belum dipilah per hari (500.000 ton per tahun). Unit gasifikasi plasma beroperasi pada suhu di atas 5.500 °C, memastikan konversi bahan baku menjadi gas sintetis paling murni dan pemulihan energi sebesar 80%.

Produk akhir dari proses ini bisa berbeda - listrik yang sama (50 MWh), uap atau bahan bakar cair. Zat anorganik dihilangkan sebagai terak inert, yang didinginkan dan diubah menjadi produk tidak berbahaya dan tidak dapat larut, setelah itu dapat dijual sebagai pengisi bahan bangunan.

Pada akhirnya, emisi gas rumah kaca ke atmosfer berkurang secara drastis.

Pirolisis, hidropirolisis, “stoker”, depolimerisasi, peleburan langsung, gasifikasi, esterifikasi, pencernaan anaerobik, fluidized bed dan proses fluidisasi adalah nama-nama teknologi dan ragamnya dari yang tertua hingga yang paling modern, yang mencerminkan beragam pendekatan dalam pencarian. cara tercepat, efektif dan tidak berbahaya untuk memulihkan energi melalui daur ulang limbah. Tanpa menjelaskan secara rinci, kami mencatat bahwa setiap teknologi memiliki pro dan kontra, pendukung dan penentangnya. Namun, dengan satu atau lain cara, tren tersebut sudah terlihat dan kemajuan, seperti yang mereka katakan, tidak dapat dihentikan. Dahulu kala, energi nuklir tampak seperti sesuatu yang tidak realistis, namun mengapa “sampah” lebih buruk? Sebaliknya, ini jauh lebih aman!

Telah Memilih, Terima Kasih!

Anda mungkin tertarik pada:

• 
  

Supermarket WalMart Stores Inc, Tesco Plc dan Marks & Spencer Group kini secara aktif tertarik pada energi yang dihasilkan oleh sisa sandwich, lemak ayam, kepala ikan, dan bahan organik lainnya.

Supermarket di Inggris berencana menggunakan sisa makanan untuk menghasilkan listrik. Supermarket WalMart Stores Inc, Tesco Plc dan Marks & Spencer Group kini secara aktif tertarik pada energi yang dihasilkan oleh sisa sandwich, lemak ayam, kepala ikan, dan bahan organik lainnya.
Pertama, beberapa statistik. Menurut perkiraan Komisi Eropa, pada tahun 2020 umat manusia akan membuang hingga 40% produk makanan - dan angka ini tampaknya tidak masuk akal, karena kita menghabiskan sejumlah besar sumber daya untuk memproduksi makanan. Supermarket di Eropa membuang sekitar 90 juta ton makanan per tahun. Beberapa di antaranya disortir selama proses produksi, dan sisanya dikirim ke TPA hanya karena beberapa sampel tidak lolos kendali mutu, atau labelnya miring... Di Ukraina, sekitar 7 juta ton berbagai produk menunggu nasib yang sama - singkatnya, masalah ini ada hampir di mana-mana.

Namun tidak semuanya sesederhana itu: saat ini terdapat sejumlah pajak lingkungan, termasuk pajak pembuangan limbah. Tujuan utama dari pembayaran ini bukan untuk mengisi kembali anggaran negara, namun untuk mendorong warga agar berhati-hati dan bijaksana terhadap lingkungan. Pajak-pajak ini, pada umumnya, dihabiskan untuk pemeliharaan badan pengawas lingkungan, ditransfer ke dana lingkungan, dan diarahkan untuk pengembangan dan penerapan teknologi bebas limbah, pembuangan limbah, dan pembersihan tempat pembuangan sampah lama.
Pajak TPA di Inggris membuat TPA menjadi mahal: £64 per ton, dengan tambahan £8 setiap tahunnya. Artinya, saat ini setiap supermarket besar kehilangan setidaknya 1% dari omset tahunannya. Hal ini menjelaskan keinginan raksasa perdagangan untuk berinvestasi lebih dari $18,2 miliar pada jenis energi baru selama lima tahun terakhir, menurut Bloomberg. Dalam mencari solusi keuangan baru, perusahaan-perusahaan Inggris sedang menjajaki bagaimana energi dari kaki ayam, kepala ikan, dan potongan sandwich dapat membantu mengurangi biaya transportasi energi dan limbah.

Di negara-negara kurang kaya, mereka sudah lama menyadari manfaat apa yang bisa diperoleh dari tumpukan sampah. Khawatir dengan kekurangan sumber energi yang murah, Filipina mulai mengekstraksi energi dari tempat pembuangan sampah anaerobik di dekat Manila. Di sini, tanpa oksigen, bakteri mengubah sampah menjadi bubur yang melepaskan sejumlah metana. Sangat layak sehingga cukup untuk menerangi jalan-jalan kota terdekat. Karena tidak ada tempat untuk membuang sampah, setidaknya kita harus menggunakannya dengan bijak, pemerintah setempat memutuskan, dan mereka membuat keputusan yang tepat.
Banyak kota di Brasil telah membangun pabrik yang membakar sisa makanan untuk menghasilkan listrik. Dari satu ton sampah diperoleh energi kurang lebih 8 MJ, yang berarti menghemat rata-rata 214 kg bahan bakar standar. Angka-angka ini sepenuhnya membenarkan keinginan untuk menggunakan sampah sebagai bahan bakar, belum lagi mengurangi beban tempat pembuangan sampah kota.

Perusahaan pengangkutan sampah besar Waste Management Inc. telah mengakuisisi saham di delapan perusahaan yang mengembangkan sistem untuk mengubah limbah menjadi listrik dan bahan bakar. Pihak berwenang Inggris memperkirakan bahwa pada tingkat ini, pada tahun 2020, biofuel akan menyediakan 8% kebutuhan energi negara tersebut, yang setara dengan penghematan $13 miliar. Namun, ketika supermarket akhirnya menghijaukan bisnis mereka, aliran pajak dari pengusaha juga akan berkurang - jadi pihak berwenang harus mencari sumber sponsor baru untuk dana lingkungan hidup.