На Тайване создали перерабатываемые лопасти для ветряных турбин
Роберт Цай, выросший в бедной деревне в горах в центральной части Тайваня, пытается решить проблему, возникающую по мере распространения возобновляемых источников энергии: мощные лопасти ветряных турбин практически невозможно переработать.
Компания Цая, Swancor Holding, — одна из нескольких фирм, пытающихся разработать новые продукты, которые имитируют физические свойства нынешнего материала лопастей, но могут быть химически переработаны, что позволяет повторно использовать их энергоемкие компоненты в других продуктах. Однако существуют проблемы, связанные с тем, чтобы эти продукты прижились.
Каждый год в мире устанавливается все больше турбин, а размер лопастей все время увеличивается, чтобы эффективнее собирать ветер. В течение следующих двух десятилетий объем композитных отходов от списанных лопастей, срок службы которых составляет около 20 лет, вырастет в двадцать раз и достигнет 782 000 метрических тонн в 2044 году.
Ветроэнергетика производит меньше композитных отходов по сравнению с другими отраслями, такими как строительство и электроника, и около 90% турбин, включающих башню и другие компоненты, могут быть переработаны, поскольку многие детали изготовлены из стали. Тем не менее, многие компании ищут способы экономически эффективного сокращения отходов лопастей, чтобы достичь своих целей в области устойчивого развития.
Тайваньский завод Swancor, где компания поставляет композитные материалы для производства лопастей и других отраслей промышленности, дает представление о том, каким может быть это будущее. На желтых стеллажах высотой два метра хранится около 200 катушек нитей углеродного волокна, каждая длиной 2,5 километра. Машина медленно стягивает их вместе и погружает в густую бледно-желтую смолу. Материал обрабатывается теплом для застывания и равномерно обрабатывается давлением, пока не образует тонкую черную доску.
Этот материал, известный как углеволоконный композит, стал ключом к развитию ветровой промышленности. Прочный, легкий и гибкий, он позволяет производителям делать лопасти длиннее футбольных полей, что позволяет турбинам производить больше электроэнергии за меньшие деньги. Во многих частях мира электричество, произведенное с помощью энергии ветра, сейчас дешевле, чем сжигание ископаемого топлива.
Проблема, когда речь идет о переработке, заключается в бледно-желтой жиже. Известная как термореактивная смола, она нелегко превращается обратно в жидкую форму после застывания. Когда срок службы лопастей подходит к концу, застывшая смола затрудняет извлечение и повторное использование углеродных волокон, которые одновременно ценны и требуют больших выбросов в атмосферу. Хотя небольшое количество лопастей превращают в новые вещи вещи: в мосты и парковые скамейки, большинство из них измельчается или попадает на свалки.
«Люди критиковали ветер как "мусорную энергию" из-за неперерабатываемых лопастей, — говорит Цай. — Меня это не убедило, и я вложил деньги в наши исследования и разработку, и через несколько лет мы смогли сделать это. Мы изменили материал».
Инновация компании Swancor — новая смола, которую она называет EzCiclo. По словам Цая, она обладает теми же физическими свойствами, что и используемые сегодня смолы, но может быть растворена в нагретом чане со специальной жидкостью, которую компания называет CleaVER, что позволяет повторно использовать волокна.
На заводе Swancor в Тайване налажен демонстрационный процесс переработки. Отходы с производственного цеха подаются в большой металлический котел, в котором находится жидкость. По мере того как композит проникает в растворитель, эпоксидная смола отделяется от расширенных углеродных волокон, и в результате получается “рагу”, похожее на суп из черных морских водорослей.
Затем смесь отправляется на прядильную машину для отделения волокон от жидкости, которая после очистки может быть использована в качестве сырья для производства полиэстера. Затем волокна сушат, в результате чего по полу фабрики разбросаны мешки, полные черных комков углеродных волокон, достаточно мягких, чтобы быть набивкой для плюшевых мишек.
Наиболее распространенным источником углеродного волокна многократного использования является аэрокосмический лом. Ожидается, что к 2028 году мировой рынок вторичного углеродного волокна будет стоить 278 миллионов долларов. По данным BNEF, это относительно небольшая цифра по сравнению с 217 миллиардами долларов, вложенными в ветроэнергетику в прошлом году. Но это решение может спасти тысячи тонн отходов в промышленности.
По словам Сванкора, в процессе переработки композитного углеродного волокна выделяется около 2 килограммов углекислого газа на каждый килограмм восстановленного углеродного волокна по сравнению с более чем 55 килограммами выбросов при производстве первичного материала. В настоящее время компания совместно со своим клиентом Goldwind работает над оценкой жизненного цикла ветряных турбин, изготовленных с использованием перерабатываемой смолы, в течение всего срока службы.
Материал компании Swancor пока находится на стадии тестирования. EzCiclo стоит примерно на 10 - 15% дороже традиционной смолы, но это увеличивает общую стоимость проекта всего на несколько процентов, сказал Цай. Swancor рассчитывает, что разработчики пойдут на такой компромисс, чтобы достичь своих целей в области устойчивого развития.
Компании придется доказать, что перерабатываемые лопасти работают на том же уровне, что и их неперерабатываемые аналоги. По мнению Цая, выгода от вторичной переработки стоит инвестиций, учитывая необходимость сокращения выбросов, не создавая при этом новой экологической катастрофы.
Первый запуск завода энергоутилизации прошел в Подмосковье
Сегодня на заводе энергоутилизации под Воскресенском провели первый запуск котельной установки. Это нужно для того, чтобы проверить режим работы котлов и подготовить завод к выходу на проектную мощность.
Предприятие вблизи деревни Свистягино — один из четырех заводов, которые строит компания «РТ-Инвест» в Подмосковье и первый, вышедший на финальную стадию готовности. Завод сможет перерабатывать в энергию 700 тысяч тонн отходов в год, попадать на него будут только прошедшие предварительную сортировку и непригодные для переработки в новые товары «хвосты».
Сердце завода – котельное оборудование. В процессе сжигания отходов на колосниковой решетке котла температура достигает 1260 градусов, что позволяет исключить образование вредных веществ: диоксинов и фуранов.
Очистка дымовых газов начинается уже в топке котла при их нахождении там не менее 2 секунд при температуре 850 градусов. В зону горения вводится раствор мочевины, таким образом происходит подавление оксидов азота. Далее продукты горения очищаются, проходя через гашеную известь и активированный уголь.
Тепловая энергия от сжигания отходов нагревает воду в котле, преобразует ее в пар, который направляется на турбину. Энергия пара вращает ротор паровой турбины и генератор, который вырабатывает электричество.
При производстве котлов в России впервые была применена технология наплавки специального никелевого сплава на поверхности теплообмена котлов. Также специально для проекта разработана российская инновационная турбина для генерации электроэнергии. Благодаря системе замкнутого цикла потребления воды и работе трех видов очистных сооружений вся вода, поступающая на завод, будет очищаться и использоваться заново, без сброса в водоемы.
Над проектом работали партнеры «РТ-Инвест» – Госкорпорация Ростех, швейцарско-японский концерн Hitachi Zosen Inova, Госкорпорация Росатом и Уральский турбинный завод.
Сегодня на заводе провели первый запуск котлов. Это основа, заложенная для технологической и экологической безопасности всех систем завода. До первого розжига, кроме готовности котлов и системы газоснабжения, провели монтаж и наладку огромного количества различных систем завода.
Следующие этапы после розжига: сушка футеровки - необходимого элемента защиты внутренней поверхности котла, в котором происходит сжигание отходов, щелочение внутренних поверхностей котла, в результате чего образуется защитная пленка, препятствующая коррозии и паровое опробование котла для настройки его систем.
«Первый запуск и апробация основных узлов – важнейший этап подготовки всех систем работы завода энергоутилизации к промышленной эксплуатации. Сегодня мы с уверенностью можем говорить о выходе на завершающий этап и готовности завода к приему отходов в ближайшее время. Ввод в эксплуатацию четырех заводов в Подмосковье сократит захоронение отходов на 2,8 млн тонн в год. Это половина от всего объема отходов, которые не подлежат материальной утилизации. Здесь своё место занимает энергетическая переработка, именно на этом этапе извлекается ещё один полезный компонент – электроэнергия. Термическая переработка - единственный способ прекратить захоронение остаточных отходов на картах в составе существующих сортировочных комплексов. Это позволит раз и навсегда устранить неприятные запахи и прекратить выброс в атмосферу вредных веществ. Благодаря энергоутилизации в Московском регионе будут сохранены более 6000 гектаров плодородных сельскохозяйственных земель», — отметил генеральный директор компании «РТ-Инвест» Андрей Шипелов.
После ввода в эксплуатацию четырех подмосковных предприятий сократятся выбросы CO2 на 3,2 млн тонн в год за счет исключения захоронения на комплексах по переработке отходов, будут производиться более 2 000 000 МВт*ч «зеленой» энергии – этого достаточно для обеспечения электричеством свыше 1 млн жителей и повысится качество и условия жизни более 500 тысяч жителей Подмосковья за счет прекращения захоронения отходов на сортировочных комплексах.
Как отходы превращаются в энергию?
Компания «РТ-Инвест» строит четыре завода энергоутилизации отходов в Московской области. Проект ведется в сотрудничестве с японско-швейцарской компанией Hitachi Zosen Inova. Первые заводы по энергоутилизации отходов начнут работать в Подмосковье уже в этом году. Рассказываем, как именно будет получаться энергия из отходов.
Сначала отходы из серых и синих баков привозят на комплексы по переработке, где автоматические сепараторы разделяют их на десятки фракций. Все чистое вторсырье: картон, бумагу, пластик, стекло отправляют на предприятия, где их превращают в материалы для новых товаров. Органику отправляют на компостирование. То, что нельзя переработать, отправляется на завод по термической утилизации отходов.
Отходы сжигаются на колосниковой решетке, которая обеспечивает равномерную утилизацию всех фракций. Дымовые газы проходят трехступенчатую очистку. В котлах уничтожаются все органические загрязняющие вещества. В реакторе газы последовательно освобождаются от тяжелых металлов и кислот, а в рукавных фильтрах — от пыли, золы и других микрочастиц. Качество очистки контролируют автоматические датчики на дымовой трубе. Все, что может сгореть — сгорает и дает тепло, необходимое для работы турбины электростанции.
Пока дым проходит через котел, он нагревает пар в замкнутой системе. Котел включает «топочную» часть, экономайзеры и пароперегреватели. В трех котлах находятся 8 блоков экономайзеров — огромных батарей, которые помогают сохранить тепло от сжигания отходов.
Панели топочной части, подверженные экстремальному нагреву и механическому износу от продуктов горения, покрываются особым сплавом никеля, хрома и молибдена. Для этого используется метод холодного напыления (Сold Metal Transfer). Надежность всех элементов котла проверяется в несколько этапов — с помощью воды, ультразвука и цветной дефектоскопии.
Вода в котлах нагревается, подается на испарительные экраны и превращается в пар, который в свою очередь вращает турбину парогенератора. Производимая турбиной энергия перенаправляется в трансформаторы, а затем в сеть. На выходе получается чистая электроэнергия. Каждый завод дает 2 184 000 МВт*часов в год. Четыре подмосковных завода могут обеспечить 600 тысяч квартир, это свыше 1 млн жителей.
Предприятия по термической переработке отходов — это пример «зеленой» энергетики, где отходы — возобновляемый источник энергии. Сейчас захоронение 1 тонны отходов на полигоне провоцирует выбросы в атмосферу 1140 кг CO2-эквивалента. Без работы заводов в атмосферу будут выброшены 3 млрд 192 млн кг CO2-эквивалента за год.
В Австралии смогли переработать нейлон, ранее считавшийся неперерабатываемым
Австралийская компания Samsara Eco, специализирующаяся на экологических технологиях, в сотрудничестве с гигантом спортивной одежды Lululemon представила первый в мире продукт из нейлона 6,6, подвергнутого энзимной переработке. Их разработка представляет собой важную веху, приближающую индустрию моды к созданию круговой, устойчивой экосистемы.
Компания Samsara Eco, запущенная в 2020 году, специализируется на бесконечной переработке отходов, чтобы положить конец загрязнению пластиком. Они считают, что планета не сможет решить климатический кризис, не решив проблему пластика. Запатентованный компанией процесс расщепления пластика до его основных молекул не содержит углерода и может бесконечно восстанавливать совершенно новый пластик.
В настоящее время на индустрию моды приходится около 10% ежегодных глобальных выбросов углекислого газа, а к 2030 году этот показатель увеличится на 50%. Кроме того, эта отрасль в значительной степени опирается на текстиль из пластика, получаемого из нефти, что эквивалентно 342 миллионам баррелей нефти.
Настораживает тот факт, что индустрия ежегодно производит 2 миллиона тонн текстильных отходов, а около 10 % микропластика, обнаруженного в океане, происходит из этих отходов.
Однако лишь небольшая часть этих материалов подвергается переработке. По данным Агентства по охране окружающей среды США, лишь 15% текстиля, полученного из пластика, перерабатывается.
Нейлон - один из самых распространенных пластиков в текстильной промышленности, ежегодно его производится около 4 миллионов тонн.
Используя переработанный нейлон, полученный с помощью технологии рециклинга Samsara Eco, швейный гигант разработал из него новый топ, что стало первым в мире случаем использования переработанного нейлона подобным образом.
Из-за своих прочных свойств нейлон традиционно представляет собой проблему для переработки. Тем не менее, он обрел применение в различных отраслях промышленности, включая модную, автомобильную и электронную.
Но благодаря новаторской технологии Samsara Eco нейлон теперь может быть восстановлен и извлечен из отслуживших свой срок текстильных изделий. Это открывает возможности для создания полностью циркулярной экосистемы для швейной промышленности.
Раздельный сбор отходов в офисе
Рассказываем, зачем разделять отходы в офисе и дома; куда сдают отходы и что делают из них.
А у вас на рабочем месте организован раздельный сбор отходов?
Репортаж со стройки завода энергоутилизации под Наро-Фоминском
Уже в этом году в Подмосковье откроются первый заводы по энергоутилизации отходов «РТ-Инвест» — всего четыре предприятия общей мощностью 2,8 млн тонн не подлежащих переработке «хвостов» в год. Работа заводов замкнет цепочку комплексного обращения с отходами, которое строится на балансе материальной и энергетической утилизации. Посмотрим, что уже готово на стройплощадке предприятия под Наро-Фоминском.
На будущем заводе энергоутилизации «РТ-Инвест» в Могутово рабочие завершили монтаж трубопроводов и элементов котла №2. Благодаря этому появилась возможность начать гидравлические испытания. Они позволяют проверить конструкции на прочность и плотность — обычно испытывают трубопроводы, теплообменники, насосы и другое оборудование, работающее под большим давлением.
Также рабочие монтировали и установили фильтры газоочистки всех трех котлов. В трубу будут попадать газы после прохождения трех степеней очистки — в котле (при температуре 1260 градусов уничтожатся вредные вещества), в реакторе (гашеная известь и активированный уголь нейтрализуют кислоты и тяжелые металлы), в рукавных фильтрах (очистка воздуха от золы и пыли). Предприятие под Наро-Фоминском сможет утилизировать 700 000 тонн «хвостов» в год.
Гарантийный срок работы фильтров составляет 5 лет. Датчики системы экомониторинга, установленные на трубе, будут передавать данные на сайт в режиме реального времени. Проверить показатели сможет каждый желающий.
Пока дым проходит через котел, он нагревает пар в замкнутой системе, они не смешиваются. Пар в свою очередь вращает турбину, которая и вырабатывает электричество, которое направляется в общественную электросеть. Каждый завод может обеспечить энергией город с населением 250 тыс. человек.
Главный щит управления — «мозговой центр» любого завода энергоутилизации отходов. Именно здесь отслеживаются все процессы, происходящие на предприятии. На подмосковных заводах энергоутилизации «РТ-Инвест» щит управления располагается возле бункера отходов. Через стекло операторы кранов смогут управлять перемещением «хвостов» из бункерного отделения в котельное.
За прошлый год в Могутово удалось закрыть тепловой контур, благоустроить территорию, смонтировать оборудование котлов. Завершающим штрихом стали пусконаладочные работы — они проводились на котлах и токопроводах.
Завод в Могутово — один из четырех подмосковных предприятий «РТ-Инвест». Благодаря их работе отходы, которые прошли сортировку на комплексах и не подлежат переработке, не попадут на полигоны. Это важный процесс: 1 тонна отходов, преобразованная в энергию, предотвратит эквивалент 1 010 кг выбросов СО2.
Поиграем в бизнесменов?
Одна вакансия, два кандидата. Сможете выбрать лучшего? И так пять раз.
Красноярские ученые получили нефтепродукты из пластиковых отходов
Команда ученых из Красноярского научного центра СО РАН и университетов Красноярска предложила новый экологичный способ переработки пластиковых отходов в углеводородное сырье, который может стать альтернативным источником углеводородов для нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Эксперты разработали метод газификации полимеров, при котором пластик разрушается до более коротких молекулярных цепей. В результате этого процесса получаются синтетический газ и незначительное количество золы. Результаты исследования опубликованы в журнале AIP Conference Proceedings.
Полученный синтетический газ можно использовать в качестве топлива или сырья для различных химических процессов, а золу можно применять в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Этот метод переработки пластиковых отходов позволяет избежать их захоронения. Данная технология представляет собой эффективный способ утилизации пластиковых отходов и получения ценного углеводородного сырья.
«Изначально перед нами стояла задача синтеза углеродных нанотрубок – перспективного наноматериала из мусора. Нанотрубки мы, конечно, получили, но в виде побочного продукта получили и странный конденсат. Оказалось, что он сильно похож на нефтепродукт. При сжигании бурого угля методом обратного дутья на фронте горения при высокой температуре он вступает в реакцию с газифицирующим агентом — воздухом, что приводит к получению синтез-газа, который содержит, помимо обычных углекислого газа и воды, водород и метан. Если в такой газовой среде начать нагревать полимерные отходы из алифатических полимеров, например, полиэтилен, полипропилен, то при их пиролизе оборванные участки полимеров пассивируются компонентами синтез-газа, а не соединяются между собой, зацикливаясь и образуя опасные ароматические соединения. Получается, что при разогреве до 500 градусов Цельсия молекулы перерабатываемых пластиковых отходов «разламываются» на более короткие алифатические соединения – алканы», — рассказал Дмитрий Чирков, инженер отдела молекулярной электроники КНЦ СО РАН, сотрудник СибГУ им. М.В. Решетнева.
Большинство пластиковых изделий разлагается очень медленно, иногда требуется несколько сотен лет для полного распада. Пластик может разлагаться на микроскопические частицы. Он попадает воду и пищу, что потенциально влияет на здоровье людей и животных.