Моторное топливо из твердых отходов

Российские специалисты разработали проект плазменной переработки твердых отходов, который позволяет не только избежать вредных выбросов, но и получать компоненты моторного топлива.

Распространенная ныне технология сжигания твердых отходов использует процессы горения природного газа (или других горючих газов) в аппаратах «кипящего слоя» при температуре до 850^оС. Столь невысокие температуры переработки приводят к образованию таких опаснейших ядов, как диоксины и фураны (п-дибензодиоксины и п-дибензофураны), содержание которых в отходящих газах изменяется в пределах 7000-45000 нг/м3 при норме для Евросоюза – не более 0,1 нг/м3. Помимо диоксинов и фуранов в отходящих газах содержатся и другие, чрезвычайно вредные для здоровья человека вещества: альдегиды, фенолы, летучие соединения металлов и др. Избавиться от этих вредных компонентов на мусоросжигательных заводах можно, но для этого надо применять весьма дорогостоящие комбинированные методы очистки.

Не меньшей проблемой является ядовитая зола мусоросжигательных заводов, требующая специального захоронения. Эти отрицательные моменты распространенной технологии сжигания твердых отходов привели к тому, что в Евросоюзе и США запрещено строить новые сжигательные заводы, а действующие подлежат демонтажу и замене на заводы, использующие более прогрессивные и экологически безопасные технологии.

Ученые конструкторского бюро «Экологические технологии экспериментального машиностроения» при научном сопровождении РНЦ «Курчатовский институт» разработали плазменный комплекс, в котором переработка твердых отходов исключает образование диоксинов и фуранов – среднесуточная концентрация этих веществ в выбросах в атмосферу составляет 0,01 нг/м³, что значительно ниже существующих норм. Происходит это благодаря тому, что используемые плазмотроны позволяют создавать очень высокие температуры в рабочей зоне – до 5000^оС, так что отходы сразу переходят из твердого состояния в газообразное, с образованием синтез-газа - смеси водорода с монооксидом углерода (СО). Образующийся в нижней части рабочей зоны базальтоподобный шлак – экологически безопасный строительный материал, который может использоваться в производстве минеральных волокон, применяющихся для теплоизоляции, а также в конструкциях для устройства дорожного полотна и др.

Кроме того, выделяющееся в процессе работы плазменной установки значительное количество избыточного тепла утилизируется в ходе получения пара высокого давления, который в свою очередь используется для выработки до 600 кВт/ч электроэнергии, покрывающей энергетические затраты на работу плазмотронов. Таким образом, установка плазменной переработки твердых отходов при выходе на стационарный режим работает по замкнутому циклу на собственной электроэнергии.

В плазмотронах в качестве рабочего тела (плазмообразующего газа) могут применяться различные газы: воздух, углекислый газ, метан, их смеси. Выделение углекислого газа из продуктов плазменной переработки твердых отходов с последующим использованием его в качестве рабочего тела плазмотрона снижает попадание этого парникового газа в атмосферу. Изменяя рабочее тело плазмотрона, можно регулировать состав основных газовых продуктов переработки: соотношение водорода и монооксида углерода, и выделять целевые компоненты (водород), либо направлять их на дальнейшую переработку, например, для получения компонентов моторного топлива (процесс Фишера-Тропша).

Плазменная переработка отходов не требует их сортировки перед загрузкой в установку, могут перерабатываться отходы с влажностью до 45%, в том числе сельскохозяйственные отходы (навоз, рисовая шелуха, солома, жмых и др.), илы со станций очистки сточных вод, тяжелые нефтяные остатки.

Экспериментальная установка по этой технологии производительностью до 3500 т/год введена в действие в 2006 г. в Израиле (г.Хайфа).