Skládkový plyn

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 27. srpna 2014; ověření vyžaduje 21 úprav .

Skládkový plyn ze skládky  je bioplyn vznikající anaerobním rozkladem organického odpadu ( potravinářský odpad , papír, lepenka atd.).

Složení

Přibližné složení suchého bioplynu (bez vodní páry) [1]
Látka %
Metan , CH 4 50–75
Oxid uhličitý , CO2 25–50
Dusík , N2 0–10
Sirovodík , H2S _ 0–3
Kyslík , O2 0–2
vodík , H2 0–1

K rozkladu odpadků dochází pod vlivem bakterií patřících do dvou velkých rodin: acidogenů a methanogenů . Acidogeny produkují primární rozklad odpadu na těkavé karboxylové kyseliny, methanogeny zpracovávají těkavé karboxylové kyseliny na methan CH 4 a oxid uhličitý CO 2 . Kromě toho je vodík absorbován oxidem uhličitým za vzniku stejného metanu:

V důsledku toho skládkový plyn sestává z asi 50-75 % metanu CH 4 , 25-50 % CO 2 a nečistot dusíku, sirovodíku a organických látek. Ve studii 7 skládek ve Spojeném království v roce 1997 bylo nalezeno asi 140 látek, včetně alkanů, aromatických uhlovodíků, cykloalkanů, terpenů, alkoholů a ketonů, sloučenin chloru [2] [3] . Během průzkumu skládky TKO Kuchino v roce 2017 bylo identifikováno asi 160 organických sloučenin, s výjimkou izomerů. [čtyři]

Vývoj polygonu

Jedním z charakteristických rysů skládek je jejich heterogenita. V průměru asi 75 % komunálního odpadu tvoří biologicky rozložitelné organické materiály. Látky obsažené v odpadech se výrazně liší rychlostí jejich rozkladu. Potravinový odpad se rychle rozkládá. Zahradní odpady patří do skupiny s průměrným poločasem rozpadu 5 let. Papír, lepenka, dřevo, textilní odpad se rozkládají pomalu (doba rozkladu - 15 let). Plast a guma se však nerozkládají.

Mrtvá organická hmota podléhá rozkladným procesům. Vlivem mikroorganismů dochází k aerobní degradaci, která pokračuje tak dlouho, dokud je v prostředí přítomen kyslík . Konečným produktem rozkladu je směs plynů, sestávající převážně z oxidu uhličitého a metanu v různém poměru. Po fermentačním procesu se zbývající organická hmota přeměňuje velmi pomalu. Systém dosáhne stavu stabilizace; to je začátek procesu karbonizace .

Stabilizace polygonu je konec vývoje plynu. Tvorba metanu začíná v anaerobním prostředí. Soubor mikroorganismů, které tento proces způsobují, se vyznačuje dynamickým soužitím různých druhů spojených s potravním řetězcem:

Bylo zjištěno, že metan může vznikat nejen z vodíku a oxidu uhličitého, ale také z formiátů , methanolu a methylaminů .

Aplikace

Skládkový plyn se shromažďuje, aby se zabránilo znečištění ovzduší (kromě toho má metan silný skleníkový efekt) a používá se jako palivo pro výrobu elektřiny, tepla nebo páry nebo jako palivo pro vozidla .

Z 6 000 skládek provozovaných v USA (2004) asi 360 shromažďuje a využívá skládkový plyn. Komerční těžba metanu je možná na dalších 600 skládkách. Elektřina vyrobená z tohoto plynu bude stačit k zásobování 1 milionu domácností. Do roku 2025 plánují USA vyrábět 29 miliard kWh elektřiny ročně z domovního odpadu a skládkového plynu.

V roce 2002 bylo v Evropě 750 míst pro produkci skládkového plynu , ve světě celkem 1152, celková kapacita výroby energie byla 3929 MW, objem zpracovaného odpadu byl 4548 milionů tun.

Ekologie

Potenciální dopad metanu na globální změnu klimatu je 23–25krát větší [5] než dopad CO 2 , takže zachycování metanu  je jedním z důležitých způsobů, jak zabránit globálnímu oteplování.

Skládky v Kanadě vypouštějí 20 % skleníkového plynu metanu z národní úrovně [6] Kanadské organizované skládky snižují emise skleníkových plynů o 3,7 milionů tun ročně.

Typický projekt skládkového plynu o výkonu 4 MW snižuje emise skleníkových plynů ekvivalentní emisím 45 000 automobilů . K absorpci tohoto množství plynů je nutné vysadit les na ploše 60 000 akrů . Energie vyrobená v rámci projektu ušetří 500 000 barelů ropy ročně.

V roce 2006 zachycování skládkového plynu ve Spojených státech podle EPA (US Environmental Protection Agency) zabránilo uvolnění 20 milionů metrických tun skleníkových plynů v ekvivalentu CO 2 do atmosféry . To zhruba odpovídá emisím 14 milionů aut. Zachycení tohoto množství CO 2 by vyžadovalo výsadbu 20 milionů akrů lesů. Využití skládkového plynu v roce 2006 ušetřilo USA 169 milionů barelů ropy.

Historie

První moderní skládka odpadu s využitím speciálních inženýrských staveb byla otevřena v Kalifornii ( USA ) v roce 1937 . Výzkum a používání skládkového plynu ve Spojených státech zesílily po schválení zákona o likvidaci pevného odpadu v roce 1965 .

Anglický termín „skládka“ ( rus. skládka ) se ustálil až v 50. letech . Předtím se používaly termíny Sanitární výplň , Sanitární výplň a Sanitární skládka . Práce na využití skládkového plynu se zrychlily během ropné krize v 70. letech 20. století . Počínaje rokem 1980 začala americká vláda poskytovat producentům skládkového plynu daňové pobídky. Do konce roku 1984 bylo ve Spojených státech v provozu 41 skládkových plynových tepelných elektráren .

Způsob výroby

V první fázi výstavby je vytvořena přijímací nádrž (jáma) navržená na 10-20 let používání. Na dno jámy je položena vrstva jílu o tloušťce 1 metr (nebo polyetylenová fólie ), aby se zabránilo pronikání kontaminované vody do půdy. Během výstavby jsou odpadky do jímky přiváženy po částech do speciálních buněk, které odpovídají denní sazbě jejich příjmu na skládce. Každá taková buňka o výšce 2 až 4 metry je izolována hlínou z předchozí a následující.

Po naplnění jámy odpadky je pokryta „střechou“ - hlína, film, pokrytá zeminou, nahoře je zasazena tráva. Jáma je vybavena inženýrskými konstrukcemi pro odvod kapalných a plynných produktů rozkladu odpadů. V tělese jámy jsou položeny studny, potrubí, instalováno čerpací zařízení. Vzniklý plyn je potrubím dopravován do elektráren, kotelen, pecí, mikroturbín atd.

Během prvních 2-3 měsíců uniká z uzavřené jímky s odpadky hlavně CO 2 . Poté začíná uvolňování plnohodnotného skládkového plynu, které trvá až 30-70 let. Po 25 letech začíná produkce metanu pomalu klesat. Po ukončení výroby plynu může být plocha, kterou jáma zabírá, znovu využita k opětovnému využití a zpracování komunálního odpadu.

Ve Spojených státech probíhá výzkum a vývoj nových technologií, jejichž aplikace zkrátí dobu, po kterou se skládka dostane do inertní konečné fáze vývoje, na pouhých 10 nebo dokonce 5 let.

Tuto technologii má využít při zpracování odpadu na největší skládce v Latinské Americe  - Bordeaux Poniente . Úřady města Mexika mají v úmyslu vyčlenit plochu pro stavbu základové jámy na jihovýchodě města.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Základní informace o bioplynu Archivováno z originálu 6. ledna 2010. , www.kolumbus.fi, staženo 2.11.07
  2. ↑ Ilja Ferapontov. Chemický život odpadu . nplus1.ru _ Získáno 23. ledna 2022. Archivováno z originálu dne 5. června 2020.
  3. ↑ Matthew R. AllenAlan BraithwaiteChris C. Hills. Sledujte organické sloučeniny ve skládkovém plynu na sedmi místech pro likvidaci odpadu ve Spojeném království // Environ. sci. Technol.19973141054-1061 . Získáno 27. září 2019. Archivováno z originálu dne 27. září 2019.
  4. ↑ Projekt rekultivace skládky pevného odpadu Kuchino v městské části Balashikha, příloha 12
  5. ↑ Zdroj . Získáno 25. srpna 2014. Archivováno z originálu dne 26. srpna 2014.
  6. ↑ http://www.ec.gc.ca/gdd-mw/default.asp?lang=En&n=6F92E701-1 Archivováno 12. března 2013 na Wayback Machine Emise z kanadských skládek představují 20 % národních emisí metanu.

Odkazy