Лэндфилл газ

Мусор вносится в котлован порциями в специальные ячейки, соответствующими суточной норме его поступления на свалку.

Свалочный газ (лэндфилл-газ, англ. landfill gas, сокращённо — LFG) — биогаз, образующийся в результате анаэробного разложения органических муниципальных отходов.

Состав

Гниение мусора происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим семействам: асидогенов и метаногенов. Ацидогены производят первичное разложение мусора на летучие жирные кислоты, метаногены перерабатывают летучие жирные кислоты в метан CH₄ и диоксид углерода CO₂. В результате свалочный газ состоит из примерно 50 % метана CH₄, 50 % CO₂, включая небольшие примеси H₂S и органических веществ.

Типичный состав биогаза^[1]

Вещество	%
Метан, CH4	50—75
Углекислый газ, CO2	25—50
Азот, N2	0—10
Водород, H2	0—1
Сероводород, H2S	0—3
Кислород, O2	0—2

1:    $\mathrm{CH_3COOH \rightarrow CO_2 + CH_4 }$

2:    $\mathrm{CO_2 + 4\;H_2 \rightarrow CH_4 + 2\;H_2O}$

Применение

Свалочный газ собирают, предотвращая загрязнение атмосферы (к тому же, метан обладает сильным парниковым эффектом), и используют в качестве топлива для производства электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.

Из 6 тыс. свалок, действующих в США (2004 год), около 360 собирают и утилизируют свалочный газ. Коммерческое извлечение метана возможно ещё на 600 свалках. Полученного из этого газа электричества будет достаточно для снабжения 1 миллиона домохозяйств. К 2025 году США планируют получать 29 млрд кВт·ч электроэнергии ежегодно из бытового мусора и свалочного газа.

В 2002 году в Европе действовало 750 объектов по получению свалочного газа, всего в мире — 1152, общая мощность производства энергии — 3929 МВт, объём обрабатываемых отходов — 4548 млн т.

Экология

Метан оказывает в 7 раз больше влияния на глобальное изменение климата, чем CO₂. Поэтому захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Свалки Канады выбрасывают в атмосферу 25 % парниковых газов, производимых всей страной. Канадские организованные свалки сокращают выбросы парниковых газов на 3,7 млн тонн в год.

Типичный проект утилизации свалочного газа мощностью 4 МВт сокращает выбросы парниковых газов эквивалентные выбросам 45 тыс. автомобилей. Для поглощения такого количества газов необходимо высадить лес на площади 60 тыс. акров. Производимая проектом энергия позволяет сэкономить 500 тыс. баррелей нефти в год.

По данным EPA (Агентство по защите окружающей среды США) в 2006 году улавливание свалочного газа в США предотвратило выбросы в атмосферу 20 млн метрических тонн парниковых газов в СО₂ эквиваленте. Это примерно соответствует выхлопам 14 млн автомобилей. Для захвата такого количества СО₂ потребуется высадить 20 млн акров лесов. Утилизация лэндфилл-газа в 2006 году позволила США сэкономить 169 млн баррелей нефти.

История

Первая современная мусорная свалка с применением специальных инженерных сооружений открылась в Калифорнии (США) в 1937 году. Исследования и применение свалочного газа в США активизировалось после принятия в 1965 году закона об утилизации твёрдых отходов («Solid Waste Disposal Act»).

Англоязычный термин «landfill» (русск. свалка) устоялся только в 50-х годах. До этого применялись термины Sanitary fill, sanitary-fill, и sanitary land-fill. Работы по утилизации свалочного газа ускорились во время нефтяного кризиса 70-х годов. С 1980 года правительство США начало предоставлять налоговые льготы производителям свалочного газа. К концу 1984 года в США действовала 41 тепло-электростанция, работающая на свалочном газе.

Метод производства

Ha первом этапе строительства создаётся принимающая ёмкость (котлован), рассчитанный на 10—20 лет пользования. На дне котлована укладывается слой глины толщиной 1 метр (или полиэтиленовая плёнка) для предотвращения проникновения загрязненных вод в почву. В процессе строительства мусор вносится в котлован порциями в специальные ячейки, соответствующими суточной норме его поступления на свалку. Каждая такая ячейка высотой от 2 до 4 метров изолируется глиной от предшествующих и последующих.

После заполнения котлована мусором, его закрывают «кровлей» — глиной, плёнкой, засыпают землёй, сверху высаживают траву. Котлован оснащается инженерными сооружениями для отвода жидких и газообразных продуктов разложения мусора. В теле котлована закладываются скважины, трубы, устанавливается насосное оборудование. Полученный газ передаётся по трубопроводам на электростанции, котельные, печи обжига, микротурбины и т. д.

Первые 2—3 месяца из закрытого котлована с мусором выходит, в основном, CO₂. Затем начинается выделение полноценного свалочного газа, которое продолжается до 30—70 лет. После 25 лет выработка метана начинает медленно сокращаться. После прекращения выработки газа территория, занятая котлованом, может быть вновь использована для повторного использования и переработки муниципального мусора.

В США ведутся научные исследования и разработки новых технологий применение которых позволит уменьшить время выхода свалки на инертную заключительную стадию развития до всего лишь 10 или даже 5 лет.

Ссылки

• Агентство Защиты Окружающей Среды (США). Программа по свалочному газу
• Фотографии и схемы

Примечания

1. ↑ Basic Information on Biogas, www.kolumbus.fi, retrieved 2.11.07