Сотрудники и студенты химико-металлургического факультета Иркутского технического университета разработали инновационную технологию по переработке твердого топлива и горючих отходов с получением «полезных» полупродуктов. По словам одного из руководителей проекта, доцента кафедры химической технологии Елены Янчуковской, это стало возможным благодаря созданию микроволнового реактора, в котором под действием высоких температур происходит процесс пиролиза (сжигания) отходов.
«Утилизация ТБО становится одной из самых злободневных проблем современности. В российских городах ежегодно образуется около 40 млн. тонн отходов и только 3% от этого объема подлежит дальнейшей переработке, остальное хранится на полигонах. В связи с этим возникает необходимость в технологии, способной максимально уменьшить массу захороненных отходов, при этом она должна обладать низкой капиталоемкостью и приводить к рециклингу вторичного сырья или получению конечных ценных продуктов, - говорит Е. Янчуковская. - Результаты наших исследований показали, что пиролиз позволит значительно сократить массу отходов, поскольку термическому разложению подвергается до 85% компонентов ТБО. В нашем случае сжигание происходит за счет воздействия электромагнитного микроволнового излучения на эти компоненты. Этот процесс происходит посредством так называемого импульсного магнетрона непрерывного действия».
Одна из авторов разработки, магистрантка НИ ИрГТУ Наталья Днепровская поясняет, что магнетрон, излучающий СВЧ-волны, является «сердцем» микроволнового реактора.
«Волны сверхвысоких частот переходят в тепловую энергию в объекте, который начинает сжигать себя изнутри. Таким способом можно перерабатывать мусор органического происхождения (древесные и нефтехимические отходы, резинотехнический мусор), - утверждает Н. Днепровская. - Все компоненты выжигаются в соответствии с определенной температурой. Подобрав оптимальные режимы, мы получаем из 1 тонны отходов 300 кг кокса, которыйбудет использоватьсяв доменных печах, как уголь. Также из 1 тонны мусора можно получить 120 кг светлого печного топлива, обеспечивающего работу самой установки. Кроме того, переработка отходов даст около 20% синтез-газа, необходимого во всех химических производствах. На выходе образуется еще и балластная фракция, которая может пойти на создание стройматериалов и азотистые удобрения».
Н. Днепровская подчеркивает, что вся процедура переработки экологически безопасна и выбросов в атмосферу не происходит, благодаря установленной в комплекс системе газоочистки. Таким образом, эффективно используя вторичные ресурсы, можно обеспечить не только благоприятную экологическую обстановку, но и получить ощутимую коммерческую прибыль. По расчетам ученых, применение СВЧ-генераторов на полигонах ТБО в Приангарье позволит достичь эколого-экономического эффекта в сумме до 200 – 250 млн. рублей в год.
В отличие от подобных разработок мощность магнитрона, использованного в данной установке, в два раза превышает аналоги. Таким образом, время работы микроволнового реактора составляет 12 тыс. часов против 5 тыс. часов аналоговых устройств. Кроме того, происходит существенная экономия электроэнергии – до 30%. Тепловое КПД увеличено до 95%, вместо 80% у аналогов. Скорость химических реакций, протекающих в установке, до 10 раз выше конкурирующих разработок.
По предварительным оценкам разработчиков, рентабельность проекта составляет 56%, затраты окупятся через 2-3 года использования. «Ориентировочная стоимость комплекса составит около 13 млн. рублей. Он способен переработать 100 тыс. тонн ТБО в год, также есть варианты на 50 и 30 тыс. тонн. Установка способна на любую производительность – все зависит от мощности реактора», - сообщает Н. Днепровская.
По информации ученых ИрГТУ, в ноябре совместно с Российским химико-технологическим университетом им. Менделеева запланировано проведение испытаний полупромышленного образца установки.
Ирина Афанасьева
