Господствующая сейчас линейная модель экономики, основанная на безудержном росте потребления, уже привела к глобальному экологическому кризису. Он сопровождается загрязнением воздуха, почвы и природных вод, а также ростом образования отходов.
Например, человечество не справляется с переработкой пластиковых отходов. Только 20% от их объема утилизируется, а остальная часть накапливается на полигонах и в окружающей среде, включая реки, моря и океаны. В мировом океане накоплено более 150 млн тонн отходов пластиков и ежегодно их прибывает на 6-12 млн тонн.
Единственным выходом для сохранения благоприятной среды обитания является переход к экономике замкнутого цикла. Она основана на использовании отходов в качестве ресурсов для получения продукции или энергии.
Анаэробная переработка органических отходов в биогазовых установках полностью соответствует принципам экономики замкнутого цикла. Об этом мы подробнее рассмотрим в настоящей статье.
Содержание
Основные принципы экономики замкнутого цикла
В этом типе экономики отходы больше не являются нежелательными продуктами, годными только для удаления. Они становятся ценным сырьем для вторичной переработки с получением промышленных полуфабрикатов, готовой продукции или энергии.
Экономика замкнутого цикла отдельно использует биологические (органические) и техногенные отходы. Первые должны быть переработаны в полезную продукцию и возвращены в почву для сохранения ее плодородия.
Техногенные отходы, которые обычно имеют более высокий класс опасности, должны безопасно собираться и перерабатываться с получением продукции или энергии. При этом не должно происходить загрязнения окружающей среды.
Состояние с переработкой органических отходов в нашей стране
Растения постоянно забирают из почвы органические вещества. Если не компенсировать их потерю происходит деградация почв и утрата их плодородия. Это характерно для многих стран мира, включая и нашу страну.
Как же у нас обстоит дело с переработкой органических отходов? Доля их переработки мала. Большая часть органических отходов захоранивается на полигонах. Их разложение без доступа воздуха вызывают основные экологические проблемы полигонов.
Писал о них неоднократно, поэтому лишь кратко перечислю их: это неприятные запахи, выделение метана (парниковый газ), приводящее к самовозгораниям. Кроме того они вызывают загрязнение почвы и грунтовых вод, а также привлекают грызунов и птиц, служащих переносчиками опасных заболеваний.
За счет бюджетных средств в рамках Федерального проекта «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами» было построено более 250 крупных комплексов сортировки ТКО. Большая часть из них оборудована участками ускоренного компостирования органических фракций. Это позволило увеличить долю переработки ТКО к концу 2023 года до 13% и сократить захоронение органики.
Компостирование органической фракции ТКО решает экологические проблемы и позволяет получить продукт, не оказывающий негативного воздействия на окружающую среду. Однако, наличие большого количества примесей и загрязняющих веществ не позволяет его использовать в сельском хозяйстве.
Таким образом, несмотря на решение экологических проблем, такая переработка не позволяет восполнять дефицит органических веществ в сельскохозяйственных почвах, что предусматривает экономика замкнутого цикла. Кроме того низкая стоимость компоста из ТКО не позволяет окупить затраты на создание комплексов ускоренного компостирования и даже не покрывает эксплуатационных затрат.
Объединение компостирования органических фракций от сортировки ТКО с ее переработкой в биогазовых установках позволяет значительно увеличить рентабельность переработки органики и обеспечивает быструю окупаемость этих установок за 0,8-1,5 года.
Анаэробная переработка органических отходов в биогазовых установках
Процесс анаэробной утилизации органических отходов в биогазовых установках-это микробиологический процесс переработки, в результате которого образуются биогаз, состоящий из метана и углекислого газа, и органические удобрения.
Такая переработка имеет много преимуществ, но здесь мы остановимся только на тех, которые подтверждают ее полное соответствие принципам экономики замкнутого цикла.
Сокращение выбросов парниковых газов
Производство биогаза-это один из лучших методов борьбы с глобальным потеплением, поскольку образование метана происходит в герметичных биореакторах, изолированных от атмосферы. Кроме того образование биогаза сокращает выбросы парниковых газов за счет экономии ископаемых топлив и минеральных удобрений, на производство которых расходуется много энергии.
Переработка навоза или помета в биогазовых установках позволяет исключить выбросы метана в атмосферу в результате их длительной выдержки в открытых хранилищах, необходимой для их превращения в органические удобрения. Следует отметить, что метан имеет в 28 раз более сильное парниковое действие по сравнению с углекислым газом.
Экологические преимущества
Переработка органических отходов в биогазовых установках имеет много экологических преимуществ, главными из которых являются:
- полное отсутствие газовых выбросов;
- безотходность переработки с одновременным получением энергии и ценной продукции (органических удобрений);
- экологическая безопасность процесса.
Экологическая безопасность процесса переработки органических отходов в биогазовой установке обусловлена ее безотходностью и полным обезвреживанием и обеззараживанием образующегося продукта в процессе микробиологической переработки. Это обеспечивается длительной выдержкой в среде органических кислот на второй стадии микробиологического превращения.
О том, как происходит экологически безопасная переработка различных видов органических отходов в биогазовых установках можно познакомиться на следующем видео:
Завершение круговорота органических веществ в природе
Анаэробная переработка обеспечивает регенерацию как питательных веществ, так и энергии из органических отходов.
Биогаз, содержащий 55-80% метана и 20-45% углекислого газа, после очистки от примесей сжигается как топливо в газопоршневых (когенерационных) установках. Сжигание 1 куб. м биогаза позволяет получить 2-3 кВт*ч электроэнергии и 3-4 кВт*ч тепла.
Таким образом, вместо не возобновляемых ископаемых топлив используется полностью возобновляемый источник энергии, так как органические отходы постоянно воспроизводятся.
Не меньшее значение имеют и получаемые органические удобрения. Они содержат азот, фосфор и калий, необходимые для растений. Кроме того они содержат гумусные вещества, полный комплекс микроэлементов, а также полезные бактерии.
При внесении в почву они способствуют улучшению ее структуры и увеличению плодородия. Полезная микрофлора помогает растениям лучше усваивать питательные вещества, Таким образом, их внесение позволяет завершить круговорот органических веществ в природе и сохранить плодородие сельскохозяйственных земель.
Заключение
Переработка органических отходов в биогазовых установках не только выгодна экономически и окупается за 0,8-1,5 года. Она также значительно увеличивает рентабельность других технологий утилизации органических отходов.
Кроме того переработка в биогазовых установках-одна из немногих технологий, полностью соответствующая принципам экономики замкнутого цикла. Она обеспечивает экологически безопасную и безотходную утилизацию органических отходов, сокращение выбросов парниковых газов и одновременное получение энергии и продукции (органических удобрений).
Внесение получаемых органических удобрений способствует повышению урожайности и позволяет завершить круговорот углерода в природе, сохраняя плодородие сельскохозяйственных земель.