Образующийся на полигонах ТБО так называемый свалочный газ, состоящий из примерно равных долей метана и углекислого газа, как выяснилось, может стать источником не только опасности, но и выгоды. Это становится особенно важным в свете того внимания, которое начинает уделяться в нашей стране как борьбе с незаконными мусорными свалками, так и переходу к цивилизованным методам обращения с ТБО.


Твердые бытовые отходы как альтернативный источник энергии начали широко использоваться относительно недавно, хотя самая первая экспериментальная мусорная свалка, на которой были применены специальные инженерные сооружения для сбора свалочного газа, появилась в Калифорнии еще в 1937 году.

Серьезно возможности получения и использования газа из бытовых отходов начали изучаться только после того, как в 1965 году в США приняли закон об утилизации твердых отходов. А особо прибыльной переработка ТБО стала с 1980 года, когда правительством США началось предоставление налоговых льгот для производителей свалочного газа. Это привело к резкому росту количества подобных предприятий.

Уже в 1985 году на полигонах ТБО в США функционировало более 30 установок, позволяющих собирать и использовать полученный на свалках газ. К 2012 году число таких установок выросло в Америке до 600. Распространяется эта технология и в других странах мира, среди которых лидерами являются Великобритания и Германия, где существует по несколько сотен таких установок.


Собственно говоря, любой полигон твердых бытовых отходов представляет собой своего рода биохимический реактор, в недрах которого как в процессе эксплуатации, так и в течение нескольких десятилетий после закрытия в результате анаэробного разложения отходов растительного и животного происхождения и образуется свалочный газ.

Следует отметить, что свалочный газ оказывает крайне негативное влияние на окружающую среду. Накапливаясь в верхних слоях почвы, он прежде всего угнетает окружающую  растительность, отравляя корневые системы. Увеличение же его концентрации в атмосфере приводит к усилению парникового эффекта (по некоторым оценкам, на свалки приходится до 10% всех выбросов метана в атмосферу). Кроме этого, бесконтрольное распространение и накопление этого газа на полигонах ТБО часто приводит к возникновению взрывов и пожаров, влекущих человеческие жертвы.

Свалочный газ выделяется в результате анаэробного, то есть проходящего при полном отсутствии кислорода, гниения отходов органического происхождения на свалках ТБО. Процесс гниения происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим семействам: ацидогенов и метаногенов.

Ацидогены отвечают за процесс первичного разложения мусора на жирные кислоты, что собственно и способствует получению свалочного газа, поскольку именно из жира получается максимально возможный выход метана. Под воздействием метаногенов происходит переработка летучих жирных кислот в такие вещества, как метан (формула CH4) и диоксид углерода (CO2).

Соответственно, свалочный газ – это смесь из примерно равных долей CH4 и CO2. Впрочем, поскольку мусор не является однородным, в состав свалочного газа также обычно входят небольшие, до 1%, примеси других веществ, в частности H2S. Стоит отметить, что опять-таки ввиду неоднородности мусора, в составе свалочного газа может быть различное соотношение метана и диоксида углерода.

Ужесточение мировых экологических норм привело к повсеместному появлению на свалках ТБО установок, которые сначала улавливают образующийся метан, а затем либо сжигают его в факелах, либо преобразуют в электрическую энергию.


Обычно производство свалочного газа осуществляется при помощи полигона специальной конструкции, которая позволяет собирать газ для его дальнейшего использования в самых различных целях, и отвечает бы всем современным экологическим нормам, не загрязняя почву и грунтовые воды.

Полигон готовится следующим образом. Сначала вырывается котлован, дно которого застилается специальной геомембраной, а затем покрывается слоем глины толщиной приблизительно в метр. Геомембраной является гидроизоляционный материал, который также способен выполнять и функции дренажа. При помощи подобной защиты предотвращается проникновение продуктов гниения мусора в почву и в грунтовые воды.

Далее в котлован ровными слоями вносится мусор. В конце каждого рабочего дня он разравнивается и утрамбовывается специальными машинами-катками, после чего засыпается слоем глины толщиной до 30 см. Таким образом предотвращается рассеивание мусора под воздействием внешних факторов и уменьшается зловоние.

После полного заполнения котлована мусором, его накрывают кровлей и защитным покрытием. Кровлей опять-таки является толстый слой глины, уложенной поверх мусора и утрамбованной специальными катками, и геомембраны. В качестве защитного покрытия используют слой почвы с растительным покровом.

Помимо этого, в котловане устанавливаются специальные приспособления, предназначенные для отвода жидких продуктов разложения мусора и сбора свалочного газа. Для этого в теле котлована делаются скважины, устанавливаются трубы и монтируется насосное оборудование.

Метаносодержащий свалочный газ, который образующийся в процессе разложения мусора, собирается, а затем попадает в скруббер – специальный газоочистительный аппарат, который используется в различных химико-технологических процессах для очистки газов от примесей. На этом этапе газ очищается от частиц пыли и ненужных примесей и попадает в компрессор. После этого газ становится готовым к дальнейшему использованию.


Поскольку свалочный газ содержит достаточно большое количество метана, он может использоваться точно так же, как и традиционный биогаз. Как правило, мусороперерабатывающие заводы сами и используют свалочный газ для получения тепловой энергии, которая расходуется на их собственные нужды.

Впрочем, после дополнительной очистки свалочный газ также может быть использован и в качестве автомобильного топлива. Более того, полученный таким образом газ можно использовать и в качестве экологически чистого топлива для производства электроэнергии. В этом случае, правда, необходимо использовать различные газотурбинные и газопоршневые установки. Таким образом, свалочный газ можно использовать в самых различных целях, что делает его добычу весьма перспективной.

В нашей стране первая биогазовая станция, в которой для генерации электротока использовался свалочный газ, была введена в эксплуатацию на белогорском полигоне ТБО в селе Тургенево Республики Крым в январе 2016 года. На момент запуска она производила только шестьдесят киловатт-часов, однако в недалеком будущем планируется всю территорию свалки оборудовать газоотводными скважинами. Крымские ученые рассчитывают на то, что получаемого на белогорском полигоне свалочного газа будет хватать для выработки до половины мегаватта электроэнергетической мощности в час.

Для сравнения: крупнейший проект по переработке свалочного газа в Стамбуле вырабатывает 50 метаватт в час, чего достаточно для обеспечения электроэнергии для 200 тысяч семей.

Технологии переработки свалочного газа привлекли и внимание специалистов, занимающихся разработкой проекта ОНФ «Генеральная уборка», посвященного борьбе с незаконными свалками и «серыми» схемами вывоза мусора в России. Эксперты собираются предложить Минприроды РФ на законодательном уровне включить в проекты строительства новых полигонов ТБО установки, которые будут собирать и сжигать полученный свалочный газ.


Понятно, что добиться сокращения негативного влияния на окружающую среду от уже существующих полигонов теперь сложно, поэтому необходимо исключить подобные риски при создании новых объектов размещения твердых коммунальных отходов.

Кроме этого, обычно на полигонах ТБО, как действующих, так и планируемых, нет собственного энергообеспечения, а работы по их электрификации непомерно дороги. Таким образом, внедрение блоковых электростанций, которые работали бы на свалочном газе, позволило бы оперативно обеспечить энергообеспечение подобных объектов. Своя внутренняя выработка электроэнергии позволит снизить эксплуатационные затраты комплексов глубокой переработки отходов и сделает их экономику привлекательной.

В статье использованы изображения ztbo.ru.

Если вам понравилась статья - порекомендуйте ее своим друзьям, знакомым или коллегам, имеющим отношение к муниципальной или государственной службе. Нам кажется, что им это будет и полезно, и приятно.
При перепечатке материалов обязательна ссылка на первоисточник.