Виробництво гасу з відходів - портал захисту клімату

Сміття та відходи знаходяться у великих кількостях по всьому світу, будь то у формі побутових побутових відходів або як залишки або побічні продукти, що виникають при виробництві товарів і не мають подальшого використання. Більшість відходів містять викопні вуглеводні, такі як пластикові відходи. Якщо це використовується як основа для виробництва гасу, на відміну від рослин, які спалюють СО2 нейтрально, мова йде про багаторазове використання викопних вуглеводнів.

Відповідно, є спроби генерувати нову енергію з таких матеріалів, як побутові відходи та вихлопні гази. Наприклад, на альтернативному паливі з міських відходів можна заощадити до 80 відсотків вуглекислого газу, як показує компанія Fulcrum у США. У Німеччині та США промисловість та дослідження також йдуть іншим шляхом: вони виробляють альтернативне паливо із відпрацьованих газів металургійного заводу - за допомогою бактерій. Також у сільському господарстві утворюються відходи, які можна використовувати як біомасу для виробництва альтернативних авіаційних видів палива.

Побутові відходи як джерело енергії

Утилізація побутових відходів є однією з головних проблем, з якими стикається наше суспільство, як і постачання енергії. Fulcrum є піонером у перетворенні відходів у паливо, яке призначене для живлення літаків і вже використовується у США.

Несортовані побутові відходи корисні для перетворення в паливо, оскільки в основному складаються з органічних сполук - так само, як гас. На відміну від рослин, він не повинен рости першим, але є у великій кількості і не конкурує з виробництвом їжі. Американська компанія використовує термохімічний процес для перетворення побутових відходів в авіаційне паливо. Все починається з перетворення побутових відходів у газову суміш, яка складається з чадного газу, вуглекислого газу та водню шляхом нагрівання їх у відсутності повітря. Потім цей синтез-газ перетворюється у продукти-попередники гасу за допомогою процесу Фішера-Тропша. З отриманим альтернативним авіаційним паливом можна заощадити більше 80 відсотків вуглекислого газу порівняно з продуктом, виготовленим із сирої нафти.

У червні 2015 року United Airlines оголосила про частку акцій Fulcrum на 30 мільйонів доларів. У США планується побудувати до п’яти нафтопереробних заводів, які вироблятимуть до 680 мільйонів літрів альтернативного палива на рік. United матиме можливість придбати щонайменше 340 мільйонів літрів пального щорічно протягом наступних 10 років за цінами, які конкурують із звичайним гасом. Перша партія палива Fulcrum очікується в 2018 році. З 2019 року Fulcrum планує розпочати масштабне виробництво. В даний час будується відповідний завод, завод Sierra BioFuels у Неваді.

З 2016 року United Airlines регулярно постачає стійке авіаційне паливо від AltAir Fuels в аеропорту Лос-Анджелеса. United Airlines придбає понад 57 мільйонів літрів з них протягом трьох років. Цього достатньо для 12500 рейсів з Лос-Анджелеса в Сан-Франциско. Гас заправляється домішкою 30 відсотків альтернативного авіаційного палива. Це паливо зменшує викиди вуглекислого газу на 60 відсотків за весь життєвий цикл, а також доступне за конкурентоспроможною ціною. Основою стійкого авіаційного палива є біомаса з природних олій, які є неїстівними та виготовляються із сільськогосподарських відходів.

Перетворення побутових відходів на паливо

Промислові вихлопні гази як привід

Сталеливарним заводам потрібно багато енергії, щоб виробляти і виділяти дуже велику кількість вуглекислого газу. Дослідження стосуються виробництва альтернативних видів палива з цих вихлопних газів.

Різні партнери, включаючи Інститут молекулярної біології та прикладної екології Фраунгофера в Аахені, з питань екології, безпеки та енергетичних технологій UMSICHT в Оберхаузені та ІКТ з хімічних технологій в Пфінцталі, використовують бактерії для перетворення вихлопних газів у паливо. Ці генетично модифіковані мікроорганізми перетворюють відпрацьовані гази в спирт та ацетон у процесі бродіння. З цих двох проміжних продуктів згодом можна отримати гас. В даний час це працює як запатентований процес у лабораторних масштабах. Дослідники припускають, що для покриття споживання гасу великою авіакомпанією буде достатньо лише вуглекислого газу металургійного комбінату Дуйсбурга. На даний момент вони працюють над детальнішим вивченням процесів, щоб на наступному етапі мати можливість виробляти більші обсяги. Мета також полягає в тому, щоб отримані альтернативні види палива були сертифіковані для використання на практиці. Але до того піде час.

Цей метод також застосовується в США: компанія LanzaTech використовує бактерії для виробництва альтернативного авіаційного палива із вихлопних газів сталеливарного заводу. Компанія припускає, що цю технологію можна використовувати на 65 відсотках усіх металургійних заводів у всьому світі. Етанол, вироблений LanzaTech, може зменшити викиди парникових газів до 70 відсотків від джерела до резервуару. У глобальному масштабі викиди CO2 можуть бути зменшені до 150 мільйонів тонн, якби вихлопні гази виробництва сталі були повторно використані для виробництва етанолу.

Альтернативні види палива із вихлопних газів сталеливарного заводу

Альтернативний гас із сільськогосподарських залишків

Відходи також утворюються в сільському господарстві. До них належать, наприклад, врожаї, такі як капуста або бульби. Це біомаса, яку також можна використовувати як сировину для виробництва альтернативних авіаційних видів палива. У 2011 році Gulfstream стала першою авіакомпанією, яка здійснила польоти із суміші 50 відсотків викопного та 50 відсотків альтернативного палива від компанії Honeywell із США через Атлантику до Європи. У 2015 році компанія Gulfstream підписала трирічний контракт з постачальником енергоресурсів World Fuel Services на поставку більше мільйона літрів альтернативного авіаційного палива, виготовленого із сільськогосподарських відходів, зменшивши викиди CO2 на основі викидів життєвого циклу на 50 відсотків може зменшити. Коефіцієнт змішування становить 30 відсотків альтернативного палива та 70 відсотків звичайного гасу. Гас також відповідає стандарту RSB.

Наявність відходів та залишків

Багато відходів та залишків придатні для виробництва альтернативних видів палива. Сюди входять, наприклад, залишки біомаси, такі як деревина та лісові залишки, побічні продукти сільського господарства, а також міські відходи та промислові залишки. Але важливим питанням для виробництва альтернативних видів палива з цих ресурсів є наскільки висока їх доступність, оскільки в Німеччині багато з цих речовин вже використовуються іншими способами.

У Німеччині загальний теоретичний потенціал залишків біомаси становить 151,1 млн. Т TS (суха речовина). Цей потенціал ділиться наступним чином:

43 відсотки - це деревина та залишки лісу
43 відсотки - це деревина та лісові залишки
Побічні продукти сільського господарства становлять 30 відсотків
12 відсотків складаються з міських відходів
9 відсотків від промислових залишків і
6 відсотків - це залишки з інших районів.

Однак існують певні обмеження щодо управління відходами та залишками, тому з теоретичного потенціалу залишків біомаси не можна використовувати приблизно 43,1 млн т сухої речовини (DM) - тобто близько 29 відсотків. Технічний, тобто фактично наявний, потенціал становить близько 98 мільйонів тонн сухої речовини, з яких близько 70 відсотків вже використовуються в матеріальних або енергетичних цілях. Це залишає близько 30 мільйонів тонн ТС, які не використовуються або використання яких невідомо. Ця частка розподіляється майже однаково серед залишкової лісової деревини, екскрементів тварин та соломи злаків. У Німеччині майже немає потенціалу для побутових відходів та промислових залишків, оскільки суворі зобов'язання щодо утилізації та переробки в цій країні не залишають майже жодної кількості. Тому відходи та залишкові матеріали у Німеччині мають обмежений потенціал для виробництва альтернативного авіаційного палива, оскільки вони вже значною мірою переробляються та використовуються в інших областях.

Важливим аспектом, який пов'язаний з наявністю відходів та залишків у Німеччині, є те, що для більшості видів сировини, придатних для альтернативних авіаційних видів палива, вже створені мережі виробництва або забезпечення сировини в сільському господарстві, лісовому господарстві та поводженні з відходами, доступні. Спочатку їм доведеться пристосуватися до нових споживчих структур або самій стати операторами систем.

Тож можна виділити три фактори, що обмежують використання відходів та залишків, принаймні в Німеччині:

Відходи та залишкові матеріали, як правило, доступні лише обмежено, оскільки вони не є конкретною виробничою метою в процесі, але є випадковими.
Відходи та залишкові матеріали, як правило, доступні лише обмежено, оскільки вони не є конкретною виробничою метою в процесі, але є випадковими.
Багато доступних залишків вже використовуються, тому слід дотримуватися механізмів витіснення та конкуренції.
Залишки, що виникають у лісовому та сільському господарстві та поки що не використовуються економічно, слід розглядати з екологічної точки зору: баланс гумусу, а також біорізноманіття та кругообіг поживних речовин у лісі не можна обмежувати.