Gaz de depozit

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 27 august 2014; verificarea necesită 21 de modificări .

Gazul de la depozitul de deșeuri  este biogazul rezultat din descompunerea anaerobă a deșeurilor organice (deșeuri alimentare , hârtie, carton etc.).

Compoziție

Compoziția aproximativă a biogazului uscat (excluzând vaporii de apă) [1]
Substanţă %
Metan , CH4 50–75
Dioxid de carbon , CO2 25–50
Azot , N2 0–10
Hidrogen sulfurat , H2S 0–3
Oxigen , O2 0–2
Hidrogen , H2 0–1

Degradarea gunoiului are loc sub influența bacteriilor aparținând a două mari familii: acidogeni și metanogene . Acidogenii produc descompunerea primară a deșeurilor în acizi carboxilici volatili, metanogenii procesează acizii carboxilici volatili în metan CH4 și dioxid de carbon CO2 . În plus, hidrogenul este absorbit de dioxid de carbon cu formarea aceluiași metan:

Ca rezultat, gazul de depozit este format din aproximativ 50-75% metan CH4 , 25-50% CO2 și impurități de azot, hidrogen sulfurat și substanțe organice . Într-un studiu a 7 gropi de gunoi din Marea Britanie în 1997, au fost găsite aproximativ 140 de substanțe, inclusiv alcani, hidrocarburi aromatice, cicloalcani, terpene, alcooli și cetone, compuși ai clorului [2] [3] . În timpul sondajului depozitului de gunoi Kuchino MSW din 2017, au fost identificați aproximativ 160 de compuși organici, excluzând izomerii. [patru]

Evoluția poligonului

Una dintre caracteristicile gropilor de gunoi este eterogenitatea acestora. În medie, aproximativ 75% din deșeurile municipale sunt materiale organice biodegradabile. Substanțele conținute în deșeuri variază semnificativ în rata lor de descompunere. Deșeurile alimentare se descompun rapid. Deșeurile de grădină aparțin grupului cu un timp de înjumătățire mediu de 5 ani. Hârtia, cartonul, lemnul, deșeurile textile se descompun lent (perioada de descompunere - 15 ani). Cu toate acestea, plasticul și cauciucul nu se descompun.

Materia organică moartă suferă procese de degradare. Sub influența microorganismelor, are loc degradarea aerobă, care continuă atâta timp cât oxigenul este prezent în mediu . Produsul final al descompunerii este un amestec de gaze, constând în principal din dioxid de carbon și metan în diferite proporții. După procesul de fermentație, masa organică rămasă se transformă foarte lent. Sistemul atinge o stare de stabilizare; acesta este începutul procesului de carbonizare .

Stabilizarea poligonului este sfârșitul degajării gazelor. Formarea metanului începe într-un mediu anaerob. Setul de microorganisme care provoacă acest proces se caracterizează prin coexistența dinamică a diferitelor specii asociate lanțului trofic:

S-a descoperit că metanul poate fi format nu numai din hidrogen și dioxid de carbon, ci și din formiați , metanol și metilamine .

Aplicație

Gazele de la depozitul de deșeuri sunt colectate pentru a preveni poluarea aerului (în plus, metanul are un puternic efect de seră) și este folosit ca combustibil pentru producerea de energie electrică, căldură sau abur, sau ca combustibil pentru vehicule .

Din cele 6.000 de gropi de gunoi care operează în SUA (2004), aproximativ 360 colectează și utilizează gaze de depozitare. Extracția comercială a metanului este posibilă la alte 600 de gropi de gunoi. Electricitatea generată din acest gaz va fi suficientă pentru a alimenta 1 milion de gospodării. Până în 2025, SUA intenționează să genereze 29 de miliarde de kWh de electricitate anual din deșeurile menajere și gazele de la depozitul de deșeuri.

În 2002, existau 750 de site-uri pentru producția de gaze de depozit în Europa , 1152 în total în lume, capacitatea totală de producere a energiei a fost de 3929 MW, volumul deșeurilor procesate a fost de 4548 milioane de tone.

Ecologie

Impactul potențial al metanului asupra schimbărilor climatice globale este de 23-25 ​​de ori mai mare [5] decât cel al CO 2 , astfel încât captarea metanului  este una dintre modalitățile importante de a preveni încălzirea globală.

Depozitele de gunoi din Canada emit 20% din gazele cu efect de seră metan de la nivel național [6] Depozitele organizate din Canada reduc emisiile de gaze cu efect de seră cu 3,7 milioane de tone pe an.

Un proiect tipic de 4 MW de gaze la depozitul de deșeuri reduce emisiile de gaze cu efect de seră echivalente cu cele ale a 45.000 de mașini . Pentru a absorbi această cantitate de gaze, este necesar să plantați o pădure pe o suprafață de 60.000 de acri . Energia produsă de proiect economisește 500.000 de barili de petrol pe an.

În 2006, captarea gazelor de la depozitul de deșeuri din Statele Unite a împiedicat eliberarea în atmosferă a 20 de milioane de tone metrice de gaze cu efect de seră în echivalent CO 2 , conform EPA (Agenția SUA pentru Protecția Mediului) . Acest lucru corespunde aproximativ cu emisiile a 14 milioane de mașini. Captarea acestei cantități de CO 2 ar necesita plantarea a 20 de milioane de acri de pădure. Utilizarea gazelor de depozit în 2006 a economisit SUA 169 de milioane de barili de petrol.

Istorie

Prima groapă de gunoi modernă cu utilizarea unor structuri speciale de inginerie a fost deschisă în California ( SUA ) în 1937 . Cercetarea și utilizarea gazelor din depozitul de deșeuri în Statele Unite s-au intensificat după adoptarea Solid Waste Disposal Act în 1965 .

Termenul englezesc „landfill” ( Rus. landfill ) s-a instalat abia în anii '50 . Înainte de aceasta, au fost utilizați termenii de umplere sanitară , umplere sanitară și depozitare sanitară . Lucrările de utilizare a gazelor din depozitele de deșeuri au fost accelerate în timpul crizei petrolului din anii 1970 . Începând cu 1980, guvernul SUA a început să ofere stimulente fiscale producătorilor de gaze din depozitele de gunoi. Până la sfârșitul anului 1984, în Statele Unite funcționau 41 de centrale termice cu gaze de depozit .

Metoda de producere

În prima etapă de construcție, se creează un rezervor de recepție (groapă), proiectat pentru 10-20 de ani de utilizare. În partea de jos a gropii este așezat un strat de argilă de 1 metru grosime (sau folie de polietilenă ) pentru a preveni pătrunderea apei contaminate în sol. În timpul procesului de construcție, gunoiul este adus în groapă în porțiuni în celule speciale corespunzătoare ratei zilnice de primire a acestuia la groapa de gunoi. Fiecare astfel de celulă cu o înălțime de 2 până la 4 metri este izolată cu argilă de cele anterioare și ulterioare.

După umplerea gropii cu gunoi, aceasta este acoperită cu un „acoperiș” - lut, film, acoperit cu pământ, iarbă este plantată deasupra. Cariera este echipată cu structuri inginerești pentru îndepărtarea produselor lichide și gazoase de descompunere a deșeurilor. Puțurile, țevile sunt așezate în corpul gropii, sunt instalate echipamente de pompare. Gazul rezultat este transferat prin conducte către centrale electrice, cazane, cuptoare, microturbine etc.

În primele 2-3 luni, din groapa închisă cu gunoi iese în principal CO 2 . Apoi începe eliberarea de gaze de depozitare cu drepturi depline, care durează până la 30-70 de ani. După 25 de ani, producția de metan începe să scadă încet. După încetarea producției de gaze, suprafața ocupată de groapă poate fi reutilizată pentru reutilizarea și prelucrarea deșeurilor municipale.

În Statele Unite, cercetarea și dezvoltarea de noi tehnologii este în curs de desfășurare, a căror aplicare va reduce timpul pentru ca o groapă de gunoi să atingă un stadiu final inert de dezvoltare la doar 10 sau chiar 5 ani.

Se presupune că va folosi această tehnologie în procesarea deșeurilor la cel mai mare depozit de deșeuri din America Latină  - Bordeaux Poniente . Autoritățile orașului Mexic intenționează să aloce o zonă pentru construirea unei gropi de fundație în sud-estul orașului.

Vezi și

Note

  1. ↑ Informații de bază despre biogaz Arhivat din original pe 6 ianuarie 2010. , www.kolumbus.fi, preluat 2.11.07
  2. ↑ Ilya Ferapontov. Viața chimică a gunoiului . nplus1.ru . Preluat la 23 ianuarie 2022. Arhivat din original la 5 iunie 2020.
  3. ↑ Matthew R. AllenAlan BraithwaiteChris C. Hills. Urme de compuși organici în gazele de depozitare la șapte site-uri de eliminare a deșeurilor din Marea Britanie // Environ. sci. Technol.19973141054-1061 . Preluat la 27 septembrie 2019. Arhivat din original la 27 septembrie 2019.
  4. ↑ Proiect de reabilitare a depozitului de deșeuri solide Kuchino din districtul urban Balashikha, Anexa 12
  5. ↑ Sursa . Preluat la 25 august 2014. Arhivat din original la 26 august 2014.
  6. ↑ http://www.ec.gc.ca/gdd-mw/default.asp?lang=En&n=6F92E701-1 Arhivat pe 12 martie 2013 la Wayback Machine Emisiile provenite de la depozitele de gunoi canadiene reprezintă 20% din emisiile naționale de metan.

Link -uri