Превратить мусор в газ. Новая технология эффективно решает проблему утилизации мусора

Утилизация бытового мусора – это, на первый взгляд, не совсем то задание, за решение которого должны были бы отвечать высокие технологии. Но Гилберн Гиллестад из компании Geoplasma в Атланте, штат Джорджия, не соглашается. Закапывать мусор – а так от него обычно избавляются – это старомодно, и окружающая среда загрязняется.

Зато Geoplasma, которая принадлежит к конгломерату Jacoby Group, предлагает разбивать его на атомы с помощью электричества. Чисто. Современно. И, что важнее всего, может даже быть прибыльно. Уже не первый год некоторые особенно токсичные отходы, например отходы нефтеперерабатывающих заводов, уничтожаются с использованием искусственной молнии из плазменных горелок – приборов, которые разогревают материю до температуры выше, чем на поверхности Солнца.

По подсчетам австралийской компании SRL Plasma, которая изготовила горелки для тринадцати из около двух десятков таких заводов во всем мире, до недавнего времени это стоило немало – до $2 тыс. за тонну отходов. Однако теперь стоимость процесса уменьшается. Кроме того, по мнению доктора Гиллестада, во время такого процесса можно и потреблять энергию, и производить ее. Если правильно настроить технологию, во время уничтожения органических материалов (в частности, бумаги и пластика) с помощью плазменных горелок производится смесь окиси углерода и водорода, известная как синтезгаз, или синтезированный газ. Сжигая, в свою очередь, этот газ, можно производить электроэнергию. Добавляйте сюда тарифы на утилизацию мусора, которые исчезнут, когда он просто будет испаряющимся, да еще рост цен на энергоносители. И плазменные горелки будут выглядеть полностью приемлемой альтернативой закапыванию отходов. Технология тоже не стоит на месте.

В основе плазменной горелки – пара электродов, обычно из никелевого сплава. Ток проходит между ними дугой и превращает воздух в плазму, отделяя электроны от их атомов. Отходы (мелко иссеченные, если они твердые) вбрасываются в эту плазму. Высокая температура и электрический заряд плазмы разрывают химические связи, и отходы испаряются. Потом, если комбинация мусора подобрана правильно, атомы углерода и кислорода пересочитаются таким образом, что формируют окись углерода. А атомы водорода присоединяются к двухатомным молекулам водорода. Оба образованных вещества являются горючим (они горят в воздухе, продуцируя соответственно двуокись углерода и воду). Металлы и другие неорганические материалы, которые не превращаются в газ, выпадают на дно камеры в виде расплавленного шлака. После того как этот шлак остывает, его можно использовать в производстве кирпича или возведении дорог.

В условиях электрических дуг работать сложно, потому первые плазменные горелки не отмечались особенной надежностью. Однако в настоящее время качество никелевых сплавов улучшилось настолько, что горелки могут работать бесперебойно. Кроме того, открытия в такой отрасли, как вычислительная гидродинамика, дают возможность смешивать мусор, который переделывается, так, чтобы продуцировать максимум синтезгазу при минимальных затратах электроэнергии.

Первые заводы по переработке мусора в синтезгаз были построены почти десятилетие назад в Японии, где дефицит земли предопределяет особенно высокие сборы за утилизацию отходов. Сегодня идея распространяется по миру. В этом году Geoplasma планирует начать строительство завода стоимостью $120 млн в округе Сент-Люси, штат Флорида. Он будет перерабатывать отходы местных домашних хозяйств и должен производить достаточно синтезгаза, чтобы обеспечить электроэнергией свыше 20 тыс. домов. Представители компании подсчитали, что смогут заработать на проекте достаточно, чтобы вернуть кредит, взятый на строительство завода, и получать прибыль с первых дней. Geoplasma не единственная, кто занимается такими проектами. По данным компании Gershman, Brickner & Bratton из Феарфакса (Вирджиния), предоставляющей консалтинговые услуги по управлению отходами, почти четыре десятка американских компаний предлагают построить заводы, оборудованные плазменными горелками. Спрос настолько велик, что производитель плазменных горелок Westinghouse Plasma Corporation имеет возможность сдавать в аренду свою испытательную станцию в Медиссоне, штат Пенсильвания, за $150 тыс. в день. Кроме того, синтезгаз можно превращать в другие продукты. В процессе развития нефтехимической промышленности его вытеснили, но теперь он опять имеет возможность вернуть прежнее значение. Компания Coskata из Уорренвилля, штат Иллинойс, предложила новаторскую идею: ферментировать синтезгаз в этанол для использования в качестве горючего для автомобилей. Теперь Coskata использует плазменную горелку для производства синтезгаза из отходов древесины и опилок, но вряд ли будет очень сложно модифицировать аппарат, чтобы переделывать и бытовые отходы.

Даже если попытки превратить отходы в синтезгаз окажутся неудачными, имеющиеся заводы, которые используют плазменные горелки для разложения опасных материалов, можно модифицировать, чтобы реализовать эту идею. Китайская Beijing Victex Environmental Protection Technology Development Co., например, использует горелки для уничтожения отходов нефтеперерабатывающих заводов. По словам заместителя директора компании Фион Киян, высокая стоимость такого процесса значит, что некоторые нефтепереработчики до сих пор выбрасывают токсичные отходы на свалки. Даже если уценить технологии и таким образом прекратить упомянутую практику, это уже будет незаурядным достижением.

Первоисточник: The Economist

Перевод на украинский: Український тиждень