Содержание
Сжигание отходов звучит даже хуже, чем свалки. Вы уже наверняка видите этот черный шлейф и чувствуете отвратительный запах горелого пластика и резины. Испепелять мусор определенно не самый лучший способ от него избавиться. Но что, если подняться на уровень выше? Получится плазменная утилизация!
Что такое плазменная утилизация
Можно подумать, что мы ничего не поменяли: и там и там мусор разрушается под высокими температурами, но нет плазма воздействует на мусор совсем по-другому. Вся фишка в температуре и кислороде. При горении вещества окисляются, частично разлагаются и только некоторые сгорают без остатков.
Остальные же плодят десятки соединений - газы, сажу, шлаки. Словом, ничего полезного. Но если выкрутить жар до 4-5 тысяч градусов и ограничить количество кислорода, это заставляет сдаться почти любые вещества без горения. Они разлагаются на ионы, радикалы и электроны.
Для всяких отбросов и бытового мусора не требуется и этого. Достаточно 1300-2000 градусов, чтобы резиденты мусорных баков разложились. Газу, потерявшему электроны, другими словами, плазме -терять нечего. Он разрывает пластик, древесину и органику на составные части.
Это жестокое действо происходит за толстыми стенками плазмотрона. Внутрь подается строго ограниченное количество окислителя и измельченный мусор. В процессе реакции образуется всего несколько процентов шлаков, остальное преобразуется в синтез-газ (угарный газ + водород).
Как устроена установка
В составе установки плазменной утилизации не так много составных систем:
- Шахты загрузки, по которой отходы отправляются в пекло;
- Реактор-газификатор, где происходит вся магия;
- Генератор плазмы с подключенными системами питания, который и дает струю ионизированного газа, расщепляющего все на своем пути;
- Дожигатель;
- Системы охлаждения;
- Системы очистки газа.
Для работы такого аппарата, кроме топлива, нужно несколько вещей: вода для охлаждения, плазмообразующий газ (подойдет азот, водород или скажем) и небольшая порция воздуха, которой не хватит на горение, но хватит на разложение мусора.
В этой схеме бывают различия. Например, есть две разных системы генератора низкотемпературной плазмы (ГНП): с косвенной дугой и с прямой. Они отличаются друг от друга местом образования плазмы, в первом случае плазма образуется между катодом и соплом, то есть не доходя до отходов, и потом жарит в них через сопло, как из реактивного самолета.
А в прямой схемеплазма формируются на выходе в реакторе, что даже эффективнее: выше температура, плюс добавляется новый фактор в лице ультрафиолета, помогающий разлагать вещества. Многие аппараты используют сразу две: косвенная дуга запускается первой, создает нужные условия и потом начинает работать прямая.
Какие отходы можно перерабатывать
Как вы уже поняли в реактор нельзя просто забросить всё, и он это переварит. Аппарат требует определенной диеты. Лишнее лучше убрать заранее.
❌ В списке вредных “продуктов”:
- Бетон;
- Металлы;
- Стекло;
- Керамика.
✅ А вот список полезных несколько больше:
- Пластик;
- Бумага,картон, древесина;
- Пищевые отходы;
- Органические химические соединения.
Эти типы отходов отлично подойдут, даже лекарства плазмотрон проглотит без проблем. Ему можно также скормить опасные и токсичные органические соединения, например, пестициды, хладагенты или препараты. Другими способами они перерабатываются тяжело, но плазменная утилизация расщепляет их без следа.
Достоинства и недостатки плазменной утилизации
Но это не единственный плюс плазменных технологий. Самое жирное достоинство это универсальность. Несмотря на то, что плазменная утилизация не всесильна, она может осилить сразу и газы, и жидкости, и твердые вещества без серьезныхконструктивных переделок. А это значит, что нужно меньше страданий с сортировкой.
Кроме того, плазменный метод утилизации очень эффективен, в реакторе сгорает до 99% отходов. Что не сгорает, то плавится или обращается в нетоксичный шлак. Все это легко удалить из реактора и найти полезное применение - отправить на строительство или в другую сферу. Остальное образует синтез-газ, который смогут использовать и на химических заводах, и на ТЭЦ в качестве топлива. Плюс горячий газ просто, просто выходя из реактора, может использоваться для отопления.
И вся технология экологически чистая. Если разлагается всё, то можно не беспокоиться насчет продуктов неполного сгорания и вредных выбросов - диоксидов и фуранов. Эти побочные вещества просто не образуются из-за высочайших температур, отфильтровываются или разлагаются в специальной камере дожига. А если добавить сюда тот факт, что реактор для своих мощностей может быть достаточно компактным, кажется, что это вовсе решение всех проблем.
Однако, здесь никуда не деться и от ограничений.
К слову, для плазменного утилизирования не требуется огромный штат профессионалов - работа установки в основном автоматизирована. Другая сторона медали - повышенная стоимость автоматики и ее обслуживания.
Помимо того, что реактор ревет на грани болевого порога, он еще и требует кучу электроэнергии. Так что с приходом счетов на электроэнергию реветь будет еще и владелец. Поддержание плазменной струи и нагрев реактора затрачивает существенное количество энергии, однако, если использовать полученный синтез-газ для питания реактора, КПД выходит около 50-60%. Сама аппаратура и ее обслуживание тоже дешевизной не отличаются, окупаемость пусть и долгая, но составляет не такие жуткие 4 года.
Плазменную утилизацию уже применяют?
Со всеми своими особенностями сфера продолжает развиваться, хоть и широкого применения нигде нет. Опытные установки активно тестируются, но промышленная эксплуатация в мире пока нигде не прижилась. Правда попытки и отдельные успехи есть.
В Японии в 1999 году небольшая установка появилась в поселке Йошии. На ней перерабатывалось всего 30 тонн в день. Спустя несколько лет еще один небольшой завод появился в промпарке Михама-Миката. Следующий завод увеличил объемы переработки в несколько раз - завод в Утасинаи брал на себя сначала 170 тонн отходов, затем постепенно довел цифру до трех сотен тонн.
Есть очень специализированные установки и в других странах.
Другие примеры пока на стадии испытаний: в США тесты проводит компания GeoPlasma, в России этим занимается несколько институтов. Отечественным ученым удалось получить одни из лучших плазмотронов, но все остальное только разрабатывается. Сложности контроля плазмы и высокая стоимость, к сожалению, пока тормозят развитие этой технологии. Будем надеяться только пока.
Автор статьи:
