Сырье и энергия из мусора

Для захоронения твердых отходов требуется все больше места, и это даже при том, что часть мусора сжигается. Ведь не всякий мусор горит, и не все, что горит, можно сжигать без риска для окружающей среды.

Только домашнее хозяйство ФРГ ежегодно поставляет около 25 млн. т. отходов. Эту гору объемом в 100 млн. м³. можно по высоте сравнить с Цугшпитце[9], а по площади основания—с Олимпийским стадионом в Мюнхене. Как уже говорилось, лишь 22% всего мусора сжигается, 3% компости­руется, остальное же просто сваливается за городом. На хранение мусора ежегодно уходит 3 млн. м² земли (данные Высшей технической школы в Аахене). И это не считая 119 млн. т. твердых отходов, которые ежегодно поступают от промышленности, торговли и ремесел!

Дело не только в том, что свалки портят ландшафт, отравляют грунтовые воды и заражают воздух. Мусор состо­ит отнюдь не из одних ядов и грязи; в нем содержатся многие ценные вещества, не находящие себе применения. Так, по исследованию западногерманского ведомства окру­жающей среды, в бытовом мусоре Гамбурга содержатся 30% органических веществ, пригодных для приготовления компо­ста, 23,1%—бумаги и картона, 22,7%—стекла, 19,7%— пластмассы, кожи, дерева и других веществ и 4,5%— металлов[10].

Иными словами, мы ежегодно выбрасываем 4,6 млн. т. бумаги (а ведь для производства такого количества приш­лось бы срубить около 60 млн. деревьев!), 4,5 млн. т. стекла и 900 тыс. т. металлов. Так обстоит дело только с бытовым мусором. Но мы не только выбрасываем ценное сырье, мы еще и немало платим за такую расточительность: по дан­ным правительства ФРГ, сбор, вывоз и захоронение му­сора обходятся ежегодно в круглую сумму—2,5 млрд. ма­рок!

А ведь многие из отходов можно было бы снова пустить в дело. По расчету профессора Гейнца Хоберга из Высшей технической школы в Аахене, каждая тонна твердых быто­вых отходов могла бы принести доход в 27 марок. Если считать, что в год мы выбрасываем 25 млн. т., то общая сумма в среднем составит 675 млн. марок: небольшие колебания суммы будут зависеть от положения с транспортом и цен на сырье. И эти деньги можно было бы заработать, не только не нанеся ни малейшего вреда окружающей среде, но, напро­тив, улучшив ее состояние.

Хоберг и его сотрудники разработали экспериментальную установку, загружая в которую с одной стороны мусор, можно с другой получать аккуратно рассортированные бума­гу и картон, а также стекло (разобранное по цвету), металлы (разделенные на магнитные и немагнитные) и всякие веще­ства, пригодные для получения компоста. Непригодно для повторного использования лишь около 10% мусора—это камни, отходы керамики и некоторые пластмассы. Как и прежде, их приходится закапывать. Все остальное возвраща­ется в промышленный круговорот.

Тема вторичного использования сырья и выделяющейся энергии все оживленнее обсуждается общественностью со времен энергетического кризиса и с тех пор, как стали сокращаться естественные запасы многих видов сырья. Поч­ти везде проводится сбор металлолома, старых тряпок, макулатуры. Но систематический сбор утиля в больших объемах ведется в ФРГ лишь в последние несколько лет. Почему, собственно, мы не имеем в каждом городе больших установок, подобных экспериментальной установке профес­сора Хоберга? Совет экспертов по проблемам охраны окру­жающей среды при министерстве внутренних дел ФРГ отве­чает на этот вопрос так:

«Слишком трудно получить разрешение местных властей на создание в городе каких-либо предприятий по переработ­ке мусора. Главная проблема здесь—сопротивление обще­ственных и политических деятелей на местах. Многие груп­пы, искренне полагающие, что, противясь созданию в своем городе установок по переработке мусора, они защищают окружающую среду, на самом деле лишь создают дополни­тельные проблемы».

Хотя сказанное относится главным образом к мусоросжи­гательным установкам, определение места для строитель­ства первого в ФРГ мусороперерабатывающего завода по образцу небольшой установки профессора Хоберга встретило подобное же сопротивление со стороны широкой публики. В конце концов принять такой завод согласился городок Дуслинген недалеко от Дуйсбурга. Строительство финансиро­вали западногерманское министерство науки и техники и правительство земли Баден-Вюртемберг. Завод был постро­ен в 1981 г.

Завод по переработке мусора в Дуслингене— экспериментальное предприятие, перед которым ставилось несколько целей:

разработка и проверка организации строительства и функционирования подобных заводов, а также проблемы продажи сырья, полученного из мусора;

крупномасштабное испытание новых методов переработ­ки мусора, ранее проверенных только на небольших установ­ках, а также дальнейшее совершенствование уже известных методов;

пропаганда применения сырья, полученного из отходов, в промышленности;

сбор и документирование технологического, производ­ственного и экономического опыта, в том числе опыта по продаже переработанного мусора.

Мощность завода—300 т. мусора в сутки (75 тыс. т. в год) при односменной работе, или около 600 т. в сутки (150 тыс. т. в год)—при двухсменной. Перерабатывается бытовой мусор, а также близкие к нему по составу промышленные отходы. Цех компостирования перерабатывает и осадок сточных вод. По сравнению с классическими способами устранения мусо­ра—захоронением на полигонах, компостированием и сжига­нием—новый завод представляет собой более безопасную для окружающей среды и одновременно более экономичную систему. Строительство этого первого в своем роде предпри­ятия обошлось в 47 млн. марок, из которых 37 млн. предоста­вило федеральное правительство и 10 млн.—правительство земли[11].

Пока основным стимулом к созданию мусороперерабаты-вающих заводов является забота об окружающей среде. Но со временем на первый план выйдет стремление хотя бы частично вернуть производству ценные и все дорожающие сырьевые материалы. Какой метод переработки мусора будет в конце концов принят, зависит в значительной степени от цен на сырье и стоимости переработки. В отдельных отраслях переработки мусора во вторичное сырье достигнуты крупные успехи. Например, мусоросжигательная установка порта Роттердам, крупнейшая в Европе, а может быть, и в мире, снабжает химическую промышленность города дистиллированной водой, получаемой при сжигании. Ежедневно здесь уничтожается свыше 3 тыс. т. мусора.

В Изерлоне мусоросжигательная установка снабжает город горячей водой и электроэнергией.

«Мы выбрали пиролизный метод переработки мусора потому, что он обещает стать дешевым и не отравляющим природу способом устранения отходов»,—сказал 30 апреля 1980 г. министр сельского хозяйства и окружающей среды земли Баден-Вюртемберг, выступая в заброшенном песчаном карьере близ Алена. Там строится крупная эксперименталь­ная установка для так называемого низкотемпературного пиролиза мусора. Здесь из бытового мусора будут получать тепло, электроэнергию и кокс.

Если опыты покажут, что новый метод выгоден, то вскоре в том же районе будет построен вдвое более крупный завод, который обеспечит теплом и энергией больницу на 480 коек и училище на 4 тыс. учеников.

Инженер Карл Кинер, работая над новой конструкцией карбюратора и двигателя внутреннего сгорания, нашел спо­соб превращать при сравнительно низкой температуре горючие отходы в кокс. Это так называемый низкотемпературный пиролиз (в переводе с греческого—«разрушение огнем»). При пиролизе химические соединения разрушаются или преобразуются нагреванием (в условиях отсутствия кислоро­да), причем получается смолисто-угольная масса. Новый метод заинтересовал специалистов по санитарной очистке городов в разных странах. Было испытано немало установок пиролиза мусора, основанных на -разной технике. Несколько таких установок работают в Рурской области и в Гамбурге.

В установке Кинера размельченный мусор, как и при других методах, нагревается во вращающемся барабане без доступа воздуха, но температура нагрева здесь сравнительно невысока. Образующиеся газы и пары улавливаются и перерабатываются примерно так же, как пары нефти на нефтеперерабатывающем заводе. Остальные вещества обуг­ливаются в барабане, нагретом до 450°, почти как в печи углежога.

Выделяющиеся газы очищаются и нагреваются, причем длинные молекулы углеводородов, например пластмасс, раз­рываются на короткие цепочки таких веществ, которые можно употреблять в качестве горючего или сырья для химической промышленности. При охлаждении этих газов и паров образуются летучие масла, которые могут быть ис­пользованы для отопления или как горючее для двигателей. Конденсирующаяся при этой сухой перегонке вода настолько чиста, что может непосредственно поступать в канализацию.

Горючие газы Кинер собирает для того, чтобы приводить в действие газовый двигатель, вращающий электрогенера­тор. Треть энергии, получающейся при пиролизе мусора, превращается здесь в электроэнергию. Две трети уходят с охлаждающей водой и выхлопными газами. Вода использует­ся для отопления здания, а выхлопные газы разогревают новую порцию мусора, поступившую в барабан. Пропадает лишь небольшая часть энергии: кпд установки приближается к 80%. Для сравнения отметим, что атомная электростанция превращает в полезную энергию 34% энергии, содержащейся в топливе, угольная электростанция—40%, а водяная турби­на переводит в электроэнергию 90% энергии падающей на нее воды.

По расчету Карла Кинера, в 1976 г. в ФРГ терялось около 72% энергии, применявшейся для производства электриче­ства[12]. Пиролизный завод улучшает это положение. Запроек­тирован более крупный завод рядом с больницей и училищем, которые он должен обогревать и снабжать энергией. (Но ни пациенты, ни ученики не будут страдать оттакогососедства, разве что им помешает шум мусоровозов, до­ставляющих на завод сырье.) При 7 тыс. рабочих часов в год эта «мусорная электростанция» даст 20 млн. кВт-ч, что сэкономит около 7 тыс. т. жидкого топлива.

Пиролизные установки в отличие от обычных мусоррсжи-гателей могут перерабатывать практически любой горючий материал—от осадка сточных вод и старых шин до отходов пластмасс, тряпок, остатков торфа и древесины. И конечно, может идти в дело обычный бытовой мусор. Единственный остаток после переработки—зола, объем которой составля­ет всего около 12% исходного объема мусора и ее легко захоронить на полигоне.

Пиролизная установка рентабельна уже для населенных пунктов с одной тысячью жителей.

Однако необходимо предостеречь от слишком больших надежд на мусор как источник энергии. Обычный мусор имеет слишком малую теплотворную способность. И все же можно утверждать, что использование мусора как вспомога­тельного источника энергии будет полезным. Мусор многих крупных городов по теплотворной способности приближается к бурому углю. Если мусор больших городов будет полностью сжигаться, за его счет можно будет удовлетворить около 8% общей потребности города в энергии. Если же тепло от мусора не превращать в электроэнергию, а использовать непосредственно для отопления, можно будет удовлетворить также примерно 8% потребностей в отоплении и горячей воде.