Свалочный газ
Свалочный газ — это смесь различных газов, образующихся под действием микроорганизмов на свалке , когда они разлагают органические отходы , включая, например, пищевые и бумажные отходы . Свалочный газ состоит примерно на сорок-шестьдесят процентов из метана , а остальная часть состоит в основном из углекислого газа . следовые количества других летучих органических соединений Оставшуюся часть (<1%) составляют (ЛОС). Эти газовые примеси включают большое количество разновидностей, в основном простые углеводороды . [1]
Свалочные газы оказывают влияние на изменение климата . Основными компонентами являются CO 2 и метан , оба из которых являются парниковыми газами . Метан в атмосфере — гораздо более мощный парниковый газ, эффект каждой молекулы которого в двадцать пять раз сильнее, чем у молекулы углекислого газа. Однако сам по себе метан составляет меньший состав атмосферы, чем углекислый газ. Свалки являются третьим по величине источником метана в США. [2]
Из-за значительного негативного воздействия этих газов были созданы режимы регулирования для мониторинга свалочного газа , уменьшения количества биоразлагаемого содержимого в городских отходах и разработки использования свалочного газа стратегий , которые включают сжигание газа в факелах или его улавливание для производства электроэнергии.
Производство
[ редактировать ]Свалочные газы являются результатом трех процессов: [1]
- испарение летучих органических соединений (например, растворителей)
- химические реакции между компонентами отходов
- микробное действие , особенно метаногенез .
Первые два сильно зависят от характера отходов. Доминирующим процессом на большинстве свалок является третий процесс, при котором анаэробные бактерии разлагают органические отходы с образованием биогаза , который состоит из метана и углекислого газа вместе со следами других соединений. [3] Несмотря на неоднородность отходов, выделение газов следует четко определенной кинетической схеме . Образование метана и CO 2 начинается примерно через шесть месяцев после захоронения материала на свалке. Выделение газа достигает максимума примерно через 20 лет, затем снижается в течение десятилетий. [1]
Условия и изменения на свалке можно наблюдать с помощью электротомографии (ERT) для обнаружения источников свалочного газа. [4] и движение и пути фильтрата. [5] Можно сделать выводы об условиях в различных местах, таких как температура, уровень влажности и доля биоразлагаемого материала, и эту информацию можно использовать для улучшения добычи газа за счет оптимального расположения скважин в горячих точках и таких мер, как кучное орошение.
Когда свалочный газ проникает через почвенный покров, часть метана в газе микробно окисляется до CO 2 . [6]
Мониторинг
[ редактировать ]Поскольку газы, образующиеся на свалках, являются ценными, а иногда и опасными, были разработаны методы мониторинга. Пламенно-ионизационные детекторы можно использовать для измерения уровней метана, а также общего уровня летучих органических соединений. Осуществляется наземный и подземный мониторинг, а также мониторинг окружающего воздуха. В США в соответствии с Законом о чистом воздухе 1990 года требуется, чтобы на многих крупных свалках были установлены системы сбора и контроля газа, а это означает, что, как минимум, предприятия должны собирать и сжигать газ .
Федеральные правила США в соответствии с подзаголовком D Закона о RCRA, принятые в октябре 1979 года, регулируют размещение, проектирование, строительство, эксплуатацию, мониторинг и закрытие свалок ТБО. Подзаголовок D теперь требует контроля за миграцией метана в свалочном газе. Требования мониторинга должны соблюдаться на полигонах во время их эксплуатации и еще в течение 30 лет после этого. Свалки, на которые распространяется подзаголовок D RCRA, должны контролировать газ путем периодической проверки выбросов метана и, следовательно, предотвращения миграции за пределы площадки. Владельцы и операторы полигонов должны следить за тем, чтобы концентрация метана не превышала 25% НПВ метана в конструкциях объектов и НПВ метана на границе объекта. [7]
Использовать
[ редактировать ]
Газы, образующиеся на свалке, можно собирать и использовать различными способами. Свалочный газ может быть утилизирован непосредственно на месте с помощью котла или системы сжигания любого типа, обеспечивающей тепло. Электричество также можно производить на месте с помощью микротурбин, паровых турбин или топливных элементов. [8] Свалочный газ также можно продавать за пределы объекта и направлять в газопроводы. Этот подход требует переработки газа до уровня трубопроводного качества, например, путем удаления различных примесей и компонентов. [9] Свалочный газ также можно использовать для испарения фильтрата, еще одного побочного продукта процесса захоронения отходов. Это приложение заменяет другое топливо, которое ранее использовалось для той же цели. [10]
Эффективность сбора газа на свалках напрямую влияет на количество энергии, которую можно восстановить: закрытые свалки (те, которые больше не принимают отходы) собирают газ более эффективно, чем открытые свалки (те, которые все еще принимают отходы). Сравнение эффективности сбора мусора на закрытых и открытых свалках выявило разницу между ними примерно в 17 процентных пунктов. [11]
Оппозиция
[ редактировать ]Улавливание и использование свалочного газа может быть дорогостоящим. Некоторые экологические группы утверждают, что проекты не производят «возобновляемую энергию», потому что мусор (их источник) не возобновляется. Сьерра -клуб выступает против государственных субсидий на такие проекты. [12] Совет по защите природных ресурсов (NRDC) утверждает, что правительственные стимулы должны быть в большей степени направлены на усилия по повышению эффективности использования солнечной энергии, ветра и энергии. [12]
Безопасность
[ редактировать ]Выбросы свалочного газа могут привести к проблемам окружающей среды , гигиены и безопасности на свалке. [13] [14] Произошло несколько несчастных случаев, например, в Лоско , Англия, в 1986 году. [15] где мигрирующий свалочный газ скопился и частично разрушил имущество. Несчастный случай, в результате которого погибли два человека, произошел в результате взрыва в доме рядом со свалкой Скеллингстед в Дании в 1991 году. [16] Из-за риска, связанного со свалочным газом, существует очевидная необходимость мониторинга газа, производимого на свалках. Помимо риска пожара и взрыва, миграция газа в недрах может привести к контакту свалочного газа с грунтовыми водами . Это, в свою очередь, может привести к загрязнению подземных вод органическими соединениями, присутствующими практически во всех свалочных газах. [17]
Хотя обычно они выделяются лишь в следовых количествах, свалки все же выделяют некоторое количество ароматических веществ и хлоруглеродов .
Может произойти миграция свалочного газа из-за перепада давления и диффузии. Это может создать опасность взрыва, если газ достигнет достаточно высоких концентраций в соседних зданиях.
По стране
[ редактировать ]Бразилия
[ редактировать ]Соединенные Штаты
[ редактировать ]
В отчете Агентства по охране окружающей среды США (EPA) указывается, что по состоянию на 2016 год количество действующих свалок твердых бытовых отходов колеблется от 1900 до 2000. В общенациональном исследовании, проведенном Фондом экологических исследований и образования в 2013 году, на всей территории Соединенных Штатов было насчитано только 1540 действующих свалок твердых бытовых отходов. В результате разложения отходов на этих свалках образуется свалочный газ, который представляет собой смесь примерно половины метана и половины углекислого газа. Свалки являются третьим по величине источником выбросов метана в Соединенных Штатах, причем на свалки твердых бытовых отходов приходится 95 процентов этой доли. [18] [19]
В США количество проектов по сжиганию свалочного газа увеличилось с 399 в 2005 году до 594 в 2012 году. [20] По данным Агентства по охране окружающей среды . Эти проекты популярны, поскольку они контролируют затраты на электроэнергию и сокращают выбросы парниковых газов . Эти проекты собирают метан и очищают его, чтобы его можно было использовать для производства электроэнергии или превратить в газ, пригодный для трубопроводов. (Метан имеет в двадцать один раз больший потенциал глобального потепления , чем углекислый газ). [21] Например, в США компания Waste Management использует свалочный газ в качестве источника энергии на 110 объектах по переработке свалочного газа в энергию. Это производство энергии компенсирует почти два миллиона тонн угля в год, создавая энергию, эквивалентную энергии, необходимой для четырехсот тысяч домов. Эти проекты также сокращают выбросы парниковых газов в атмосферу. [22]
Агентство по охране окружающей среды, которое подсчитало, что сотни свалок могут способствовать реализации газовых проектов в сфере энергетики, также учредило Программу по распространению метана на свалках. Эта программа была разработана с целью экономически эффективного сокращения выбросов метана со свалок путем поощрения разработки экологически и экономически выгодных проектов по переработке свалочного газа в энергию. [23]См. также
[ редактировать ]
- Анаэробное пищеварение
- Биоразлагаемость
- Биогаз
- Дымовой газ
- Утилизация свалочного газа
- Относительная стоимость электроэнергии, произведенной из разных источников
- Подземная газификация угля
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Ханс-Юрген Эриг, Ханс-Йоахим Шнайдер и Фолькмар Госсов «Отходы, 7. Отложение» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2011, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.o28_o07
- ^ «Выбросы метана» . Агентство по охране окружающей среды. 23 декабря 2015 года . Проверено 13 июня 2016 г.
- ^ «Свалочный газ и биогаз» . Управление энергетической информации США . Проверено 22 ноября 2015 г.
- ^ Deep Scan Tech (2022): Deep Scan Tech поддерживает Украину в повышении ее энергетической независимости .
- ^ Deep Scan Tech (2022 г.): Deep Scan Tech помогает свалкам защитить окружающую среду с помощью демонстрационного проекта в Украине .
- ^ Шойц, К., Кьельдсен, П., Богнер, Дж. Э., Де Вишер, А., Геберт, Дж., Хилгер, Х. А. и Спокас, К. (2009) Процессы и технологии микробного окисления метана для уменьшения выбросов свалочного газа. Управление отходами. Рез 27:409-455.
- ^ «Меры по контролю за свалочным газом» . Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний . Проверено 26 апреля 2010 г.
- ^ Салливан, Патрик. «Важность сбора и использования свалочного газа в США» (PDF) . СУР . Проверено 27 сентября 2013 г.
- ^ «Свалочные газовые электростанции» . Калифорнийская энергетическая комиссия . Проверено 27 сентября 2013 г.
- ^ «Программа по распространению метана на свалках» . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 27 сентября 2013 г.
- ^ Пауэлл, Джон Т.; Таунсенд, Тимоти Г.; Циммерман, Джули Б. (21 сентября 2015 г.). «Оценки темпов утилизации твердых отходов и целевые показатели сокращения выбросов свалочных газов». Природа Изменение климата . предварительная онлайн-публикация (2): 162–165. дои : 10.1038/nclimate2804 . ISSN 1758-6798 .
- ^ Jump up to: а б Кох, Венди (25 февраля 2010 г.). «Проекты по свалкам растут» . США сегодня . Проверено 25 апреля 2010 г.
- ^ Бросо, Дж. (1994) Выбросы газовых соединений с санитарных участков муниципальных свалок; Атмосфера-Окружающая среда 28 (2), 285-293
- ^ Кристенсен, Т.Х., Коссу, Р. и Стегманн, Р. (1999) Захоронение отходов: биогаз
- ^ Уильямс и Эйткенхед (1991) Уроки Лоско: неконтролируемая миграция свалочного газа; Ежеквартальный журнал инженерной геологии 24 (2), 191-207.
- ^ «Датское агентство по охране окружающей среды» . mst.dk (на датском языке). Архивировано из оригинала 22 июля 2011 года.
- ^ Керфут, Х.Б., Глава 3.5. Кристенсен, Т.Х., Коссу, Р. и Стегманн, Р. (1999). Захоронение отходов: биогаз.
- ^ «Основная информация о свалочном газе – Агентство по охране окружающей среды США» . Агентство по охране окружающей среды США . 15 апреля 2016 г.
- ^ «Инвентаризация выбросов и поглотителей парниковых газов в США, 1990–2015 гг.» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . 2017 . Проверено 4 апреля 2022 г.
- ^ «Свалочный газ в энергию» . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 29 июля 2012 г.
- ^ Кох, Венди (25 февраля 2010 г.). «Проекты по свалкам растут» . США сегодня . Проверено 25 апреля 2010 г.
- ^ «Свалочный газ в энергию» . Управление отходами . Проверено 26 апреля 2010 г.
- ^ «Свалочный газ» . ООО «Технологии газоразделения». Архивировано из оригинала 06 мая 2017 г. Проверено 26 апреля 2010 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Г.А. Мансури, Н. Энаяти, Л.Б. Адьярко (2016), Энергия: источники, использование, законодательство, устойчивость, Иллинойс как модельное государство , World Sci. Паб. Ко., ISBN 978-981-4704-00-7
- «Букварь по свалочному газу как «зеленой энергетике» » . Сеть энергетической справедливости . Проверено 25 апреля 2010 г.
- Кох, Венди (25 февраля 2010 г.). «Проекты по свалкам растут» . США сегодня . Проверено 25 апреля 2010 г.
- «Свалочный газ в энергию» . Управление отходами . Проверено 26 апреля 2010 г.
- «Свалочный газ» . ООО «Технологии газоразделения». Архивировано из оригинала 06 мая 2017 г. Проверено 26 апреля 2010 г.
- «Меры по контролю за свалочным газом» . Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний . Проверено 26 апреля 2010 г.
