Как организовать производство энергии из отходов?
Правильное использование отходов может превратить проблему их утилизации в существенный источник энергии. Как и что для этого нужно? (укр)
Щохвилини людство продукує близько 3825 тонн твердих побутових відходів (ТПВ), а за рік їх накопичується понад 2 млрд тонн. За прогнозами ООН, до 2050 року частка населення світу, що живе в містах, зросте до 80% з 55% у 2022-му.
Оскільки більшість побутових відходів утворюється саме в муніципалітетах, то зросте і їх кількість – за 30 років щороку накопичуватиметься 3,4 млрд тонн. Тобто нинішній показник зросте на 70%.
За таких умов людство просто потоне у смітті. Тому необхідно навчитися ним правильно управляти – збирати, транспортувати та переробляти у такій спосіб, аби мінімізувати його кількість та зменшити вплив на навколишнє середовище.
Попри те, що зараз уже існують доступні методи утилізації, захоронення та переробки відходів, найпоширенішим явищем у світі, на жаль, залишаються відкриті звалища.
Світовий ринок відходів
У 2022 році глобальний світовий ринок відходів оцінювався в 1,3 трлн дол. За прогнозами, до 2030 року він демонструватиме щорічне зростання на 5,4% і таким чином вийде на рівень 1,96 трлн дол. Отже, цей ринок буде дуже привабливим для інвестицій у майбутньому. І це необхідно враховувати під час впорядкування правил поводження зі сміттям.
Що стосується структури, то найбільшу частку ринку за дохідністю займає управління промисловими відходами. На другому місці – управління побутовими відходами.
Важливо розуміти, що ринок відходів – це зовсім не про те, як їх "закопати". Це величезні можливості, зокрема в контексті отримання енергії. Залишки їжі, папір, скло, пластик, вироби з металу та дерева, дрібне будівельне сміття і таке інше – складаються переважно з органічних матеріалів і мають високий енергетичний вміст. Уже зараз їх використовують для отримання палива.
Європа: тренд на переробку
Дані Євростату за 2020 рік свідчать, що кількість перероблених відходів зросла з 870 млн тонн у 2004 році до 1221 млн тонн. Це означає, що частка утилізації в загальному обсязі переробки відходів зросла з 46% у 2004 році до 60% у 2020 році.
Водночас кількість захоронених відходів зменшилася з 1027 млн тонн у 2004 році до 808 млн тонн у 2020-му. Відтак їх частка зменшилася з 54% до 45%.
Зверніть увагу, як європейці управляли своїми відходами у 2020 році. Більше ніж половину (60%) було перероблено в межах операцій з відновлення: переробка (39% від загальної кількості перероблених відходів), засипання (15%) або відновлення енергії (6%). Решта 40% були: захоронені на полігонах (31%), спалені без отримання енергії (1%), утилізовані в інший спосіб (8%).
У Європі розуміють, що політики поводження та утилізації відходів мають серйозний вплив на навколишнє середовище. Тому прагнуть зменшити вплив сміття на здоров’я людини та навколишнє середовище, а також підвищити ефективність використання ресурсів. Зокрема, країни-члени ЄС ведуть постійну роботу з запровадження нових правил поводження з відходами та виробництва з них палива.
Енергетична утилізація сміття, або паливо з відходів
Цей термін означає низку технологічних процесів з переробки частини твердих побутових відходів з метою отримання енергії у вигляді тепла, електроенергії, альтернативних видів палива, наприклад, біогазу. Ці технології відрізняються між собою за складністю та масштабами застосування. Це і збір метану зі звалищ, і термічна обробка відходів на сміттєспалювальних заводах, і переробка, і виробництво палива з відходів.
Паливо зі сміття поділяють на два види, хоча вони схожі зовні та являють собою висококалорійну фракцію безпечних горючих компонентів твердих побутових, комерційних, будівельних або промислових відходів.
Перше – це SRF, тверде відновлювальне паливо: вироблене із вторинних ресурсів – безпечних горючих відпрацьованих відходів. Воно відповідає визначеним специфікаціям якості і рівням властивостей палива. В Україні, до речі, імплементовано більше ніж 40 європейських стандартів для технічного регулювання комерційного обігу і використання SRF-палива.
Друге – RDF. Це паливо також отримують зі сміття, але ця назва застосовується для опису невизначених відходів після їх базової обробки для підвищення теплоти згорання твердих відходів, переважно побутових.
Зовні ці види твердого палива виглядають ідентично, але, як порівняти з RDF, SRF, є більш очищеним.
І RDF і SRF отримують шляхом базової обробки: сортування, сепарація органічної біомаси, вилучення небезпечних і мінеральних фракцій для збільшення теплотворної здатності. Зазвичай комплекси з їх виробництва розташовуються біля полігонів твердих побутових відходів або в зоні їх безпосереднього збирання та являють собою кілька цехів та споруд.
По-перше, сортувальний цех, де функціонують напівавтоматична сортувальна лінія, очисна та пакувальна лінія для вторсировини та лінія підготовки RDF-палива.
По-друге – біогазова установка, де відбувається ферментація відсортованих органічних відходів для отримання з них біогазу, а залишковий продукт переробляється у біологічні добрива.
І нарешті – енергетичний комплекс з котельнею, турбінно-генераторним цехом та градирнею. Тут, за рахунок спалення RDF палива та біогазу, отримують теплову або електричну енергію.
Цікаво, що в Європі навіть створена "профільна" організація, яка зосереджена на питаннях просування концепції SRF – European recovered fuels organisation. Вона намагається впроваджувати політики, які сприяли б перетворенню відходів на ресурс/паливо і просуває SRF як заміну викопному паливу – вугіллю, коксу, навіть природному газу. Наразі ж в ERFO розробляють нові стандарти SRF, аби ще більше скоротити викиди вуглецю.
Такі підходи дають свої плоди. Згідно з наведеною інформацією, ще у 2016 році понад 50% теплової потреби клінкерних печей для всієї польської цементної промисловості забезпечувалось за рахунок SRF. Майже всі цементні компанії в Польщі здійснюють спільну переробку SRF, аби замінити вугілля. І це зменшило викиди вуглецю на 2 млн тонн щороку.
На тлі енергетичної кризи в ЄС, відмови від вуглеводнів з країни-терориста і зростаючих потреб в енергії, SRF та RDF стають все більш привабливими об’єктами для інвестицій. Отже, роль об’єктів з перетворення відходів у паливо в частині задоволення енергетичних потреб ЄС лише зростатиме.
Виробництво відновлювальної енергії з відходів розпочато в 1885 році в США, де був побудований перший сміттєспалювальний завод. А на сьогодні кількість об'єктів, які генерують теплову і електричну енергію з ТПВ, по всьому світу сягає більше півтори тисячі заводів. З них у Європі – 500, у США – 90, в Китаї – майже 170, а в Японії – 800.
У Європі працює, переробляючи 90 млн тонн ТПВ, 251 теплоелектростанція. З них – на 161 виробляється електроенергія, а на 94 – тепло, і це складає 13% загальної потужності виробництва енергії з відходів. Експерти заявляють, що в Європі можна збудувати ще близько 330 таких електростанцій.
Що в Україні?
Щороку в Україні утворюється понад 470 млн тонн промислових та побутових відходів. Це близько 270 кг на одну людину. 94%, тобто абсолютна більшість відходів, просто вивозяться на сміттєзвалища, 2% – спалюються і лише 4% – переробляється.
Найбільше українське звалище – полігон №5 під Києвом, збудований ще у 1986 році, який наразі розрісся до 65 гектарів. Сюди вивозять сміття зі столиці та деяких прилеглих районів. Щороку він приймає до 460 тис тонн відходів.
У 2020 році видання "Слово і Діло" опублікувало мапу звалищ та полігонів ТПВ України.
Відтоді їх кількість зросла до 6 тис, а площа, яку вони займають, розрослася до 9 тис гектарів. І це лише легальні полігони. Стихійних смітників нараховується ще близько 27 тис.
Вміст усіх цих полігонів та сміттєзвалищ – величезний ресурс для отримання енергії. Але ми його не використовуємо. З 1 січня 2019 року в Україні діє нормативна база, яка дозволяє вести комерційний обіг RDF/SRF.
Також 7 липня 2023 року уряд прийняв розпорядження один з його пунктів якого передбачає розроблення та затвердження Технічного регламенту щодо вимог до твердих відновлювальних видів палива з відходів. До того часу, поки він не затверджений, комерційний обіг SRF може забезпечуватися національними стандартами, а для RDF – на основі специфікації до договорів.
Перспективи змін
Більше двох років тому у Раді був зареєстрований законопроєкт, мета якого – вдосконалення системи управління відходами та врегулювання питання виробництва і використання в Україні SRF та RDF, як відновлювального палива.
Ухвалення, а головне – реалізація положень цього законопроєкту, матиме мультиплікативний ефект для економіки. По-перше, це дозволить зменшити кількість твердих побутових відходів на полігонах через їх утилізацію як альтернативного палива, зменшити використання вуглеводнів на промислових підприємствах, таких, наприклад, як цементні заводи. Сприятиме він і в досягненні кліматичних цілей.
Тож маю надію, що депутати розглянуть законопроєкт найближчим часом, адже це ще один крок до нашої енергонезалежності. Навіть сьогодні, в умовах війни, ми маємо враховувати європейські та світові тренди – розбудовувати економіку замкнутого циклу, втілювати в життя наше прагнення до сталого розвитку, робити все, аби ставати більш продуктивними та ефективними.