ביוגז ממזבלות. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

ביוגז ממזבלות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

במהלך העשורים האחרונים, כמות הפסולת העירונית המוצקה (MSW) גדלה באופן משמעותי. מדי שנה נכנסים לביוספרה כ-400 מיליון טונות של פסולת מוצקה, וכמות זו גדלה מדי שנה ב-3-6%, העולה על קצב הגידול באוכלוסיית כדור הארץ. כמות משמעותית של פסולת מוצקה מורכבת מפסולת מזון, נייר, קרטון ועץ. שיעור השברים האורגניים של MSW נע בין 56% במדינות מפותחות ל-62% במדינות מתפתחות.

בפרקטיקה העולמית, קיימות שלוש שיטות עיקריות לסילוק פסולת מוצקה:

בעירה ישירה במפעלי שריפת פסולת.
טכנולוגיית קומפוסט.
סילוק במזבלות ובמזבלות פסולת מוצקה (בניגוד למזבלות, מטמנות מצוידות במערכות בידוד קרקע ומערכות ניקוז התשטיפים)

בחלק מהמדינות המפותחות, במיוחד באלה עם צפיפות אוכלוסין גבוהה (שוויץ, יפן וכו'), נשרפות בעיקר פסולת מוצקה ואפילו בוצת ביוב.

שריפה של פסולת מוצקה מצריכה שימוש בטכנולוגיות מורכבות ויקרות לטיהור מוצרי בעירה ממתכות כבדות וגזים מזיקים. בעיית ניקוי גזי הפליטה מדיוקסינים טרם נפתרה באף מדינה.

סביר להניח שלא ייעשה שימוש בקומפוסטציה במשך זמן רב, שכן בעיית טיהור הקומפוסט ממלחי מתכות כבדות, אשר נדידתו לאדמה פורייה אינה מקובלת, לא נפתרה.

נכון להיום, במדינות רבות בעולם, פינוי פסולת מוצקה במזבלות מיוחדות נחשב לדרך החסכונית ביותר לסילוקה. כמות הפסולת המוצקה המועברת למזבלות או למזבלות היא 45-55% בהולנד, 62-85% בארה"ב, 93-96% בקנדה ו-97% ברוסיה.

הפקה וניצול של ביוגז ממזבלות פסולת מוצקה במדינות שונות

ביוגז נוצר בפסולת מוצקה ללא גישה לחמצן. בהשפעת חיידקים חלק מהחומרים האורגניים מתפרק עם היווצרות מתאן (50-70%) ופחמן דו חמצני (30-50%), שתערובתם יוצרת ביוגז; בנוסף הוא מכיל חנקן, חמצן ומימן בכמויות קטנות. ביוגז הוא דליק ובעל ערך קלורי גבוה של יותר מ-18 MJ/m3.

המוצדק ביותר מבחינה כלכלית הוא איסוף וניצול ביוגז במטמנות פסולת מוצקה ובמטמנות גדולות, בהן מצויות יותר ממיליון טונות של פסולת, ששכבתה עולה על 1 מ'. רצוי שרוב הפסולת תהיה "גיל". לא יותר מ-10 שנים. יש להחזיר את שטח ההטמנה: לכסות בשכבת אדמה של 10-30 ס"מ לפחות.

תפוקת הביו-גז הממוצעת ממזבלה כזו תהיה לפחות 5 מ"ק לכל טון פסולת מוצקה במשך 3 שנה. לחלק החומר האורגני חשיבות רבה (פסולת בניין אינה מייצרת ביוגז).

הפוטנציאל הכולל של ביו-גז באיחוד האירופי מגיע ל-9 מיליארד מ"ק לשנה, בארה"ב - עד 3 מיליארד מ"ק לשנה. אם מתאן ימוחזר מכל המזבלות בארצות הברית, הכמות שלו תהיה 13% מסך צריכת הגז הטבעי במדינה. בשנת 3 פעלו ברחבי העולם 5 מערכות לאיסוף ביו-גז (1992 במדינות האיחוד האירופי, 481 באמריקה, 175 כל אחת באסיה ובאוסטרליה ו-264 באפריקה). אך יש לציין כי כ-4-2% מהביוגז שימש למטרות מסחריות, השאר נשרף באבוקות.

ביוגז הוא אחד מגזי החממה העיקריים

מבחינת מידת הפגיעה בסביבה, מתאן נחשב לגז המזיק השני אחרי פחמן דו חמצני. ריכוז המתאן באטמוספרה גדל בכ-0,6% מדי שנה והוכפל במהלך המאתיים האחרונות (ריכוז הפחמן הדו-חמצני גדל ב-0,4% מדי שנה). למתאן יש אורך חיים קצר יותר באטמוספירה (11 שנים), בעוד לפחמן דו חמצני יש 120 שנה. לכן, ייצוב או הפחתת פליטת מתאן לאטמוספירה יובילו לשינוי אקלים חיובי מהיר.

פליטת מתאן עולמית לאטמוספירה היא גורם חשוב בשינויי האקלים. בארצות הברית נחקק חוק המחייב את כל מטמנות הפסולת המוצקה ללא יוצא מן הכלל להצטייד במערכות ייצור וניצול ביו-גז. עוד ב-1987, נקבע שהפליטה הכוללת של מתאן ממזבלות על פני כדור הארץ היא 30-70 מיליון טון בשנה או 6-18% מסך פליטתו לאטמוספירה. קבוצת המומחים של הוועדה הבין-ממשלתית לשינויי אקלים כללה מתאן ממזבלות ברשימת גזי החממה העיקריים של כדור הארץ.

התפשטות הביוגז בסביבה גורמת לשרשרת של תופעות שליליות. הצטברותו עלולה ליצור תנאים מסוכנים לפיצוץ ואש בבתים ובבניינים הממוקמים בסמוך למזבלות פסולת מוצקה. הצטברות ביו-גז בחלל סגור מסוכנת גם מנקודת מבט טוקסיקולוגית. מקרים רבים של הרעלה נרשמו במהלך תחזוקה של קווי שירות עמוקים. לביוגז יש גם השפעה מזיקה על שכבת הצמח (מערכת השורשים "נחנקת"). כל זה מעיד על הצורך להילחם בפליטות שלו לאטמוספירה. השיטה העיקרית שבאמצעותה ניתן להשיג זאת היא איסוף וניצול ביוגז.

טכנולוגיות לאיסוף/ייצור ביוגז במטמנות פסולת מוצקה

מערכת איסוף הביו-גז הנפוצה ביותר מורכבת מרשת של בארות אנכיות המחוברות זו לזו באמצעות צינורות אופקיים. צינור פלסטיק בקוטר 0,6-1,2 ס"מ, מחורר עם חורים בקוטר 12-25 מ"מ, מותקן באמצע באר אנכית בקוטר 3-6 מ'. עומק הבאר הוא לפחות 7 מ' ומתאים ל-50-90% מעובי שכבת הפסולת המוצקה. נפח הבאר סביב צינור הפלסטיק המחורר מלא בחצץ או בחלוקי נחל. חלקה העליון של הבאר (כ-0,5 מ' מהקצה העליון) נדחס בבטון או בחימר כדי למנוע שחרור ביוגז לאטמוספירה. רדיוס הפעולה של באר הוא בממוצע 30-35 מ'. מספר הבארות הממוצע הוא 2,5 ל-1 דונם של הטמנה. בניית מערכת ניקוז גז יכולה להתבצע הן בכל שטח המזבלה לאחר סיום פעולתה והן באזורים בודדים תוך כדי מילויה. האיור מציג תרשים סכמטי של מיצוי, איסוף וניצול של ביו-גז.

טכנולוגיות לניצול/שימוש בביוגז

ישנן שתי דרכים עיקריות להשתמש בביוגז: שימוש בו להפקת חום באתר המיצוי והפקת חשמל ומכירתו לרשת. שימוש ישיר בביוגז ברדיוס של 3 ק"מ מהמזבלה הוא, ככלל, הדרך המשתלמת ביותר להשתמש בו.

גז יכול לשמש כדלק לדודי הסקה מרכזיים ולצרכנים תעשייתיים שונים (מלט, ייצור זכוכית, ייבוש לבנים). אם הצרכנים ממוקמים יותר מ-3 ק"מ, הרווחיות יורדת.

בדיקת היתכנות וסיכויים לפיתוח טכנולוגיות לייצור ושימוש בביוגז באוקראינה

הערים האוקראיניות לבדן מייצרות כ-40 מיליון מ"ק לשנה של פסולת מוצקה. יותר מ-3% מכמות זו נאספים ומועברים ל-90 מטמנות הממוקמות במרחק של 655-10 ק"מ מערים. ליותר מ-20 מזבלות באוקראינה אין אמצעי הגנה בסיסיים מפני זיהום מי תהום ואוויר אטמוספרי. כ-500 מטמנות הן מטמנות פסולת מוצקה שיכולות להיחשב כמתאימים להפקה ושימוש בביוגז. מתוך 140 המזבלות, 140 גדולות מאוד, המכילות 90% מכל הפסולת המוצקה באוקראינה. האתרים הללו הם הרווחיים ביותר להפקת גז. הכנסת מערכת לאיסוף ומיחזור ביו-גז ב-30 המזבלות הללו תוביל להפחתה של פליטת פחמן דו חמצני ב-90 מיליון טון בשנה.

עם תעריפי חשמל נמוכים למדי בשוק המקומי של אוקראינה, הכי משתלם להשתמש בביוגז לצורכי מפעלים תעשייתיים הממוקמים ליד מזבלות. אם זה לא אפשרי, אז זה רציונלי לייצר חשמל לרשת. במקרה זה, ניתן להשתמש בתחנות כוח המבוססות על מנועי בעירה פנימית של ייצור אוקראיני בהספק של 1 ו-1,6 MW (מפעל GP על שם Malyshev, Kharkov) או הספק של 0,40,8 MW (JSC Pervomaiskdizelmash, Pervomaisk).

הטבלה מציגה בדיקת היתכנות לפרויקט להפקה ושימוש בביוגז לייצור חשמל במזבלה של פסולת מוצקה לוגנסק, בה נמצאים 1,6 מיליון טון פסולת מוצקה. נשקלות שתי אפשרויות אבזור לתחנת כוח זעירה של 2 מגה-וואט הפועלת על ביוגז, עם מנועים המיוצרים על ידי Pervomaiskdieselmash ועם מנועים המיוצרים על ידי קטרפילר האמריקאית. החישובים השתמשו בפרמטרים כמו תפוקת ביו-גז שנתית של 5 מ"ק/ט פסולת וחיי הפעולה של המתקן - 3 שנה.

ביוגז ממזבלות

עלות החשמל בשני המקרים נמוכה מהעלות הסיטונאית של חשמל באוקראינה (0,021$ ל-1 קילוואט).

החישובים הכלכליים לעיל אינם לוקחים בחשבון את הפוטנציאל ל"מכירה" של פליטת הפחמן הדו-חמצני המופחת על ידי פרויקט זה. כמות פליטת גזי החממה המופחתת "תירכש" במחיר של 4,5 עד 9 אירו לטון 1. בשל כך, האינדיקטורים הכלכליים של פרויקטי ביו-אנרגיה יכולים להשתפר משמעותית.

הצעד הראשון להפצת טכנולוגיות להפקה ושימוש בביוגז באוקראינה הוא יישום של פרויקט הדגמה אחד לפחות, שמטרתו להדגים את היכולות הטכניות, ההיתכנות הכלכלית והטכנולוגית של שימוש בטכנולוגיות כאלה.

מסקנות:

1. נכון להיום, פינוי פסולת מוצקה במזבלות ובמטמנות נותרה השיטה העיקרית לסילוקן ברוב מדינות העולם.

2. פליטת מתאן ממזבלות מוערכת בכ-6-18% מסך הפליטות לאטמוספירה. הדרך היעילה ביותר להפחית את פליטת מתאן היא ללכוד אותו ולהשתמש בו.

3. פוטנציאל האנרגיה של ביו-גז ברוב המדינות הוא כ-1% מצריכת האנרגיה.

4. ברוב המדינות גדל הייצור והשימוש בביוגז.

5. פרויקטים להפקה ושימוש בביוגז הם רווחיים למדי, במיוחד אם יש מזבלה של צרכן גז תעשייתי בקרבת מקום.

6. הכנסת טכנולוגיות להפקה ושימוש בביוגז מבטיחה מאוד באוקראינה, הן מהבחינה הסביבתית והן מהבחינה הכלכלית.

7. הגיוני לממן לפחות פרויקט הדגמה אחד לייצור ושימוש בביוגז באוקראינה מתקציב המדינה או מתקציב המשרד לאיכות הסביבה.

מחברים: G. Geletukha, K. Kopeikin, המכון לתרמופיזיקה טכנית של האקדמיה הלאומית למדעים של אוקראינה, המרכז המדעי והטכני "ביומסה"

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

גיימרים נגד COVID-19 15.03.2020

אם יש לך מחשב גיימינג, אתה יכול להשתמש ביכולות הגרפיות שלו כדי להילחם בהתפרצות מגיפת COVID-19.

NVIDIA מעודדת את כל בעלי מחשבי המשחקים להוריד את אפליקציית Folding@home כדי שיוכלו להשתמש במחשב שלהם בזמנם הפנוי כדי להילחם במחלה הקטלנית הזו. האפליקציה מאפשרת לחבר מחשבים ברשת בינלאומית שמשתמשת בכוח מחשוב מבוזר כדי לפתור בעיות מחשוב מורכבות - GPUs למשחקים מתאימים למדי למטרה זו.

אפליקציית Folding@home פותחה די הרבה זמן. בעבר, סדרה חדשה של פרויקטים הועמדה לרשותו כדי "לחקות את חלבוני המטרה העלולים להיות עמידים לתרופות של SARS-CoV-2 (הנגיף שגורם ל-COVID-19) והנגיף הקשור SARS-CoV (שעבורו נתונים מבניים נוספים זמין)."

יישום הפרויקטים הללו יכול לעזור לחוקרים להבין טוב יותר את נגיף הקורונה, ובסופו של דבר, אולי לפתח טיפולים יעילים למחלה שהוא גורם.

למי שמרגיש חסר אונים מול התפרצות נגיף הקורונה, השתתפות בפרויקטים היא הזדמנות אמיתית לעזור להילחם בה, גם ללא תואר רפואי.

עוד חדשות מעניינות:

▪ שעון מים סטרידר

▪ משקפי AR לכלבים צבאיים

▪ בית בן 10 קומות שנבנה ביום אחד

▪ סוללה כחלק מהגוף

▪ זיכרון RAM DDR4

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור אתר טלוויזיה. מבחר מאמרים

▪ מאמר סופת שלגים, סופת שלגים. יסודות החיים בטוחים

▪ מאמר האם ישו באמת נולד באורווה? תשובה מפורטת

▪ מאמר טריגרים. רדיו - למתחילים

▪ מאמר כללים להפעלת חיווט חשמלי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מפגש עם קופסאות קסם (מספר טריקים). פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר