Kaatopaikkakaasu

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 27. elokuuta 2014 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 21 muokkausta .

Kaatopaikalta tuleva kaatopaikkakaasu  on biokaasua , joka syntyy orgaanisen jätteen ( ruokajätteen , paperin, pahvin jne.) anaerobisesta hajoamisesta .

Koostumus

Kuivan biokaasun (ilman vesihöyryä) likimääräinen koostumus [1]
Aine %
Metaani , CH4 50–75
Hiilidioksidi , CO2 25-50
Typpi , N2 0–10
Rikkivety , H2S _ 0–3
Happi , O2 0–2
Vety , H2 0–1

Jätteiden hajoaminen tapahtuu bakteerien vaikutuksesta, jotka kuuluvat kahteen suureen perheeseen: hapotogeeneihin ja metanogeeneihin . Acidogeenit tuottavat jätteen primaarisen hajoamisen haihtuviksi karboksyylihapoiksi, metanogeenit jalostavat haihtuvat karboksyylihapot metaaniksi CH 4 :ksi ja hiilidioksidiksi CO 2 . Lisäksi hiilidioksidi absorboi vetyä, jolloin muodostuu sama metaani:

Tämän seurauksena kaatopaikkakaasu koostuu noin 50-75 % metaani CH 4 , 25-50 % CO 2 sekä typen, rikkivedyn ja orgaanisten aineiden epäpuhtauksista. Vuonna 1997 tehdyssä tutkimuksessa 7 kaatopaikalla Isossa-Britanniassa löydettiin noin 140 ainetta, mukaan lukien alkaanit, aromaattiset hiilivedyt, sykloalkaanit, terpeenit, alkoholit ja ketonit, klooriyhdisteet [2] [3] . Kuchinon yhdyskuntajätteen kaatopaikan tutkimuksessa vuonna 2017 tunnistettiin noin 160 orgaanista yhdistettä, pois lukien isomeerit. [neljä]

Monikulmion evoluutio

Yksi kaatopaikkojen ominaispiirteistä on niiden heterogeenisyys. Keskimäärin noin 75 % yhdyskuntajätteestä on biohajoavaa orgaanista materiaalia. Jätteiden sisältämien aineiden hajoamisnopeus vaihtelee huomattavasti. Ruokajätteet hajoavat nopeasti. Puutarhajätteet kuuluvat ryhmään, jonka keskimääräinen puoliintumisaika on 5 vuotta. Paperi, pahvi, puu, tekstiilijätteet hajoavat hitaasti (hajoamisaika - 15 vuotta). Muovi ja kumi eivät kuitenkaan hajoa .

Kuollut orgaaninen aines käy läpi hajoamisprosesseja. Mikro-organismien vaikutuksesta tapahtuu aerobista hajoamista, joka jatkuu niin kauan kuin ympäristössä on happea . Hajoamisen lopputuote on kaasuseos, joka koostuu pääasiassa hiilidioksidista ja metaanista eri suhteissa. Käymisprosessin jälkeen jäljelle jäänyt orgaaninen massa muuttuu hyvin hitaasti. Järjestelmä saavuttaa vakautustilan; tämä on hiiltymisprosessin alku .

Monikulmion stabiloituminen on kaasunkehityksen loppu. Metaanin muodostuminen alkaa anaerobisessa ympäristössä. Tämän prosessin aiheuttavalle mikro-organismille on ominaista ravintoketjuun liittyvien eri lajien dynaaminen rinnakkaiselo:

On havaittu, että metaania voidaan muodostaa vedyn ja hiilidioksidin lisäksi myös formiaateista , metanolista ja metyyliamiineista .

Sovellus

Kaatopaikkakaasu kerätään ilman pilaantumisen estämiseksi (lisäksi metaanilla on voimakas kasvihuoneilmiö) ja sitä käytetään polttoaineena sähkön, lämmön tai höyryn tuotantoon tai ajoneuvojen polttoaineena .

Yhdysvalloissa (2004) toimivista 6 000 kaatopaikasta noin 360 kerää ja hyödyntää kaatopaikkakaasua. Metaanin kaupallinen louhinta on mahdollista vielä 600 kaatopaikalla. Tästä kaasusta tuotettu sähkö riittää 1 miljoonan kotitalouden tarpeisiin. Vuoteen 2025 mennessä Yhdysvallat aikoo tuottaa 29 miljardia kWh sähköä vuosittain kotitalousjätteestä ja kaatopaikkakaasusta.

Vuonna 2002 kaatopaikkakaasun tuotantoa oli Euroopassa 750 , maailmassa yhteensä 1152, energian kokonaistuotantokapasiteetti oli 3929 MW, jalostetun jätteen määrä 4548 miljoonaa tonnia.

Ekologia

Metaanin mahdollinen vaikutus globaaliin ilmastonmuutokseen on 23–25 kertaa suurempi [5] kuin CO 2 , joten metaanin talteenotto  on yksi tärkeimmistä tavoista estää ilmaston lämpenemistä.

Kanadan kaatopaikat päästävät 20 % kasvihuonekaasusta metaanista kansallisella tasolla [6] Kanadan järjestämät kaatopaikat vähentävät kasvihuonekaasupäästöjä 3,7 miljoonalla tonnilla vuodessa.

Tyypillinen 4 MW kaatopaikkakaasuprojekti vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 45 000 auton päästöjä vastaavasti . Tämän kaasumäärän imemiseksi on istutettava metsä 60 000 hehtaarin alueelle . Hankkeen tuottama energia säästää 500 000 tynnyriä öljyä vuodessa.

EPA :n (US Environmental Protection Agency) mukaan vuonna 2006 kaatopaikkakaasujen talteenotto Yhdysvalloissa esti 20 miljoonan metrisen tonnin kasvihuonekaasujen vapautumisen ilmakehään hiilidioksidiekvivalentteina . Tämä vastaa karkeasti 14 miljoonan auton päästöjä. Tämän määrän hiilidioksidin talteenotto vaatisi 20 miljoonan hehtaarin metsän istuttamista . Kaatopaikkakaasun hyödyntäminen vuonna 2006 säästi USA:lta 169 miljoonaa barrelia öljyä.

Historia

Ensimmäinen moderni kaatopaikka, jossa käytettiin erityisiä teknisiä rakenteita, avattiin Kaliforniassa ( USA ) vuonna 1937 . Kaatopaikkakaasun tutkimus ja käyttö Yhdysvalloissa tehostettiin kiinteiden jätteiden hävittämistä koskevan lain hyväksymisen jälkeen vuonna 1965 .

Englanninkielinen termi " kaatopaikka " ( venäjäksi kaatopaikka ) vakiintui vasta 50 - luvulla . Tätä ennen käytettiin termejä saniteettitäyttö , saniteettitäyttö ja saniteettikaatopaikka . Kaatopaikkakaasun hyödyntämistyö kiihtyi 1970 - luvun öljykriisin aikana . Vuodesta 1980 lähtien Yhdysvaltain hallitus alkoi tarjota verohelpotuksia kaatopaikkakaasun tuottajille. Vuoden 1984 loppuun mennessä Yhdysvalloissa oli toiminnassa 41 kaatopaikkakaasulämpövoimalaitosta .

Valmistusmenetelmä

Rakentamisen ensimmäisessä vaiheessa luodaan vastaanottosäiliö (kuoppa), joka on suunniteltu 10-20 vuoden käyttöön. Kaivon pohjalle asetetaan 1 metrin paksuinen savikerros (tai polyeteenikalvo ), joka estää saastuneen veden tunkeutumisen maaperään. Rakennusprosessin aikana roskat tuodaan kaivoon osissa erityisiin kennoihin, jotka vastaavat sen päivittäistä vastaanottonopeutta kaatopaikalle. Jokainen tällainen 2–4 metrin korkuinen kenno on eristetty savella edellisistä ja myöhemmistä.

Kun kuoppa on täytetty roskilla, se peitetään "katolla" - savi, kalvo, peitetty maalla, ruoho istutetaan päälle. Kaivo on varustettu teknisillä rakenteilla nestemäisten ja kaasumaisten jätteiden hajoamistuotteiden poistamiseksi. Kaivot, putket asetetaan kaivon runkoon, pumppauslaitteet asennetaan. Tuloksena oleva kaasu siirretään putkia pitkin voimalaitoksiin, kattilataloihin, uuneihin, mikroturbiineihin jne.

Ensimmäisten 2-3 kuukauden aikana suljetusta kaivosta tulee ulos pääasiassa hiilidioksidia roskien mukana . Sitten alkaa täysimittaisen kaatopaikkakaasun vapautuminen, joka kestää jopa 30-70 vuotta. 25 vuoden kuluttua metaanin tuotanto alkaa hitaasti laskea. Kaasuntuotannon lopettamisen jälkeen kaivon valtaama alue voidaan käyttää uudelleen yhdyskuntajätteen uudelleenkäyttöön ja käsittelyyn.

Yhdysvalloissa tutkitaan ja kehitetään uusia teknologioita, joiden soveltaminen lyhentää kaatopaikan inerttiin loppukehitysvaiheeseen kuluvaa aikaa vain 10 tai jopa 5 vuoteen.

Sen on tarkoitus käyttää tätä teknologiaa jätteiden käsittelyssä Latinalaisen Amerikan suurimmalla  kaatopaikalla Bordeaux Ponientessa . Meksikon kaupungin viranomaiset aikovat varata alueen perustuskuopan rakentamista varten kaupungin kaakkoon.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Biokaasun perustiedot Arkistoitu alkuperäisestä 6. tammikuuta 2010. , www.kolumbus.fi, haettu 2.11.07
  2. ↑ Ilja Ferapontov. Roskien kemiallinen elämä . nplus1.ru . Haettu 23. tammikuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 5. kesäkuuta 2020.
  3. ↑ Matthew R. AllenAlan BraithwaiteChris C. Hills. Jäljellä orgaanisia yhdisteitä kaatopaikkakaasussa seitsemällä Yhdistyneen kuningaskunnan jätehuoltopaikalla // Environ. sci. Technol.19973141054-1061 . Haettu 27. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 27. syyskuuta 2019.
  4. ↑ Hanke Kuchinon kiinteän jätteen kaatopaikan regeneroimiseksi Balashikhan kaupunkialueella, liite 12
  5. ↑ Lähde . Haettu 25. elokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 26. elokuuta 2014.
  6. ↑ http://www.ec.gc.ca/gdd-mw/default.asp?lang=En&n=6F92E701-1 Arkistoitu 12. maaliskuuta 2013 Wayback Machinessa Kanadan kaatopaikkojen päästöt muodostavat 20 % kansallisista metaanipäästöistä.

Linkit