Ученые узнали, как время года влияет на эффективность переработки мусора

❋ 4.6

В Пермском Политехе проанализировали, как сезонность влияет на состав и свойства твердых коммунальных отходов, что критически важно для эффективной работы мусоросжигательных заводов. Исследование выявило, что состав отходов значительно меняется в течение года: осенью преобладает влажная органика, которая плохо горит, весной — сухие бумага и пластик с высокой теплотой сгорания, летом — негорючий песок, а зимой увеличивается доля стекла. Эти колебания влияют на энергоэффективность сжигания, поэтому для стабильной генерации энергии необходимо адаптировать технологический процесс, например, применяя предварительную сушку осенью и исключая ее зимой и весной для экономии энергии.

ПНИПУ

# зима

# лето

# мусор

# отходы

# переработка отходов

# сезон

В ПНИПУ выяснили, почему мусор по-разному горит зимой и летом / © John Cameron, Unsplash

Пищевые отходы, упаковка, макулатура — все это твердые коммунальные отходы (ТКО), которые ежедневно попадают в мусорные баки. Согласно статистическим данным за 2024 год, их общий объем в России достиг 47,5 миллионов тонн.

На сегодняшний день чаще всего бытовые отходы размещаются на свалках, что становится источником серьезной опасности для окружающей среды. Разлагаясь, органические отходы выделяет биогаз, состоящий преимущественно из двух парниковых газов – метана и диоксида углерода, которые вносят вклад в глобальные климатические изменения, влияют на состояние окружающей среды и биотопов (конкретное место обитания живых организмов). Правильная утилизация — единственный путь уменьшить этот вред.

Разные категории отходов требуют определенных методов переработки. Для органических отходов применяется компостирование с получением удобрений/ технического грунта или же сбраживание с получением удобрений и биогаза. Если же говорить про пластмассу, то их в последнее время его стали перерабатывать механическим способом (измельчение, мойка, удаление посторонних примесей, сушка, экструзия) с получением вторичного сырья для производства новых материалов и изделий. Механическая переработка также применима для макулатуры, стекла, металла и резины. Однако для реализации такой технологии необходимо организовать правильную систему сбора, сортировки, подготовки отходов, а также соблюдать достаточно высокие требования к вторичному сырью.

Сжигание отходов не оказывает сверхнормативного воздействия на окружающую среду, при выполнении всех нормативных требований по защите окружающей среды за счет применения эффективного пылегазоочистного оборудования (технические системы, которые удаляют из промышленных газов вредные примеси (пыль, сажу)). При этом не требуется серьезная подготовка входящих отходов. Данный метод позволяет уменьшить объем отходов на 90% и одновременно генерировать тепло и энергию, которые могут потом снабжать дома и предприятия. Хотя чаще всего мусоросжигательные заводы используют генерируемое тепло и энергию в собственных целях. Однако эффективность предприятий термической переработки зависит от постоянства состава и свойств сжигаемого материала.

Ученые Пермского Политеха провели комплексный анализ сезонной динамики отходов и выявили факторы, которые нужно обязательно учитывать в работе мусоросжигательных заводов.

В течение года ученые отбирали и анализировали образцы материалов, их состава и свойствы, которые рассортировали на 40-41 компонент (газеты, пакеты, стекло и так далее). После чего определяли их влажность и зольность (количество несгораемого остатка). На полученных данных была проведена оценка теплоты сгорания (количество энергии при сжигании) отходов в целом.

— Как показали исследования, сложность управления процессами утилизации напрямую связана с тем, что состав бытовых отходов кардинально меняется в зависимости от времени года. Например, весной в составе бытовых отходов преобладает макулатура, в частности школьные тетради, отправляемые на выброс после окончания учебного года. Осенью сырье в основном состоит из органики — остатков сезонных овощей и фруктов (картофельные очистки и корки арбузов). Зимой доля пищевых отходов уменьшается, но при этом увеличивается доля стекла. Летом же в составе мусора образуется максимальное количество мелкой инертной фракции (песка) от уборки территории, — рассказал Степан Полыгалов, доцент кафедры «Охрана окружающей среды».

В ходе анализа также было установлено, что осенью в отходах много влажных пищевых остатков, которые плохо горят. Весной, наоборот, преобладает сухое сырье — бумага и пластмассы, которые хорошо горят и дают много энергии. Летом в отходах много песка и земли, которые практически не горят и мешают процессу. Эти сезонные изменения важно учитывать при сжигании мусора, чтобы эффективно производить энергию и меньше вредить окружающей среде.

— В осенний период, когда отходы отличаются повышенным содержанием воды из-за сырости воздуха, обильных осадков и большого количества пищевых остатков, необходим этап предварительной сушки для повышения калорийности. В зимне-весенний сезон, при естественной низкой влажности отходов, термическая сушка может быть исключена из технологического цикла для снижения энергозатрат, — объяснил Степан Полыгалов.

Расширенные исследования теплотехнических свойств отдельных компонентов твердых коммунальных отходов позволяют получить подробные и достоверные данные влажности, зольности и теплоты их сгорания. На основе этих данных можно смоделировать состав и свойства продуктов, которые производятся на выходе из различных линий переработки твердых коммунальных отходов. Полученные результаты могут быть использованы при выборе метода обращения с отходами, разработке технологии их утилизации с получением продуктов вторичной переработки.

Результаты исследования представлены в статье.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.