Плазмогенератор Рутберга: не только чисто, но и выгодно

В советские времена писатели-фантасты предлагали самые невероятные проекты по утилизации мусора — сжимать его и грузить получившиеся блоки в ракеты, которые направлялись бы на Солнце и сгорали там. Оригинально, но крайне накладно.

Прошло время, единая страна развалилась, но идея полного сжигания мусора не только выжила, но и получила качественное воплощение. Академик Рутберг и его коллеги из института электрофизики и электроэнергетики РАН создали первый промышленный плазменный генератор, который для качественной утилизации бытового мусора использует технологию низкотемпературного плазмохимического процесса. Технология не только не вредна, но и по праву может носить звание «зеленой» — мусор не только уничтожается полностью без выброса вредных веществ, но при этом за счет его сжигания вырабатывается электроэнергия.



Данный проект не мог пройти мимо внимания «русской Силиконовой долины» — фонда инновационных технологий Сколково. Проект был положительно оценен экспертным и научным сообществом и уже через год, при положительной оценке его состоятельности, первый плазменный завод по сжиганию мусора может появиться на территории фонда.

Забудьте про диоксины
Современные мусоросжигательные комбинаты, к сожалению, не обладают способностью полного сжигания мусора из-за невысоких температур — примерно 100-градусов по Цельсию. Как результат: в атмосферу нашей Голубой планеты выбрасываются тысячи тонн вредных веществ, прежде всего канцерогенные диоксины, которые угрожают самой жизни. Качественные промышленные фильтры, способные очистить выбросы от опасных примесей, пока не придуманы.

Генератор плазмы, предложенный Рутбергом, использует реактор, рабочая температура которого в 2000 градусов обеспечивает процесс пиролиза и перехода органического мусора в газовое состояние. Плазменный газ, который и является основным компонентом и «движущей силой» системы, использует в качестве своей основы водяной пар и воздух. В ходе термического разложения (пиролиза) отходов образуется газ — смесь водорода (H2) и монооксида углерода (CO).



Главной «лошадкой» генератора является плазмотрон — созданная Рутбергом система электродов, которая используя электрическую дугу, разогревает газы до ионов. Устройство самой установки таково: в середине реакторной колонны расположены плазмогенераторы, в верхнюю часть которых засыпается тщательно измельченный органический мусор. Попав внутрь, органические отходы подвергаются газификации. Получаемый при этом синтетический газ может использоваться как для выработки жидкого топлива и водорода, так и для генерирования электричества. Несгораемый стеклоподобный шлак опускается по установке вниз.

Академик Рутберг объясняет, что обычная температура реакторной плазмы — от 2 до 6 тысяч градусов. Это позволяет сделать установку более эффективной и безопасной. При этом невольное сравнение с Солнцем вызывает температура в 6 тысяч градусов — именно такие температуры характеры для поверхности нашей звезды.



Когда в реактор попадает относительно холодная органика, температура в нем опускается до 1000-1200 градусов. Этой величины вполне достаточно для поддержания процесса сжигания мусора и экономии электроэнергии. При этом, температура выше 1200 градусов необходима для исключения условий образования вредных диоксинов.

Мобильная электрическая дуга
Самым используемым, а значит и изнашиваемым элементом плазменного генератора являются электроды. В иностранных электродах, не важно из какого материала они были сделаны, срок работы не превышает 400 часов. В установке Рутберга, благодаря особому режиму горения, обеспечивающему подвижность электрической дуги в магнитном поле, ресурс стабильности электродов был увеличен до 2000 часов. Помимо этого, электроды отечественной разработки обходятся дешевле своих зарубежных коллег. При их производстве используется либо чистая медь, либо соединение железа и меди в порошковом виде.

Сама замены электрода сложности, по словам академика, не представляет: ее можно осуществить буквально за несколько минут, совершенно не мешая основному процессу. Остывание массы вещества внутри колонны происходит инертно.



Установку можно отключать на короткое время, ничего страшного в этом нет, — объясняет ученый. Процесс разогрева реактора занимает целые сутки, но и остывает он медленно. Кроме того, менять электроды можно отдельно, так как в плазменной установке используется от двух до четырех стержней. Ну а вообще, мы рассчитываем увеличить срок непрерывной эксплуатации установки до 8000 часов, то есть профилактику можно будет проходить всего раз в год.

Из 100% отходов, перерабатывающихся на сортировке, — отмечает Дмитрий Аронин, президент объединения «Плазмотехнические технологии», как вторсырье можно использовать примерно 70-75% материалов: стекло, пластик, бумага и металл. Оставшиеся 25-30% органического материала девать некуда. Именно их и можно использовать в реакторе. Из переработанного при помощи процесса газификации материала останется примерно 5-7% стеклянного шлака, который можно применять в дорожном строительстве.

Первый прототип, готовящийся сегодня компанией, позволяет перерабатывать примерно 12000 тонн мусора в год и производить в год примерно 2 мегаватта электроэнергии в час. Из нее, примерно половина будет уходить на разогрев ректора и поддержание теплового процесса — таким образом, создатели рассчитываются на чистый остаток примерно в 1 МВт электроэнергии. Разогревая воду в конторе системы охлаждения, можно будет получать и тепловую энергию, которую можно будет использовать для отопления. Синтетический газ станет сырьем для последующей обработки.



Из данного газа, — по словам Рутберга, — можно производить самый дешевый водород, можно сжигать в газотурбине и получать энергию, можно производить дизтопливо и спирт. При внедрении распространенных на Западе каталитических технологий, можно получать как метанол, так и этанол.

Вредные вещества в атмосферу не попадут
Однако самое главное для нас, говорит Аронов, это то, что выбросами станут лишь углекислый газ и вода. Печально знаменитые вещества фураны и диоксины, которые сегодня являются символами мусоросжигательных заводов, просто исключены.
Проект Сколково и его город отлично подходит нам для тестирования нашего проекта. Если население Сколково составит примерно 25 тысяч человек, при среднем производстве одним человеком примерно полутоны бытовых отходов в год, завод производительностью примерно в полтонны в час, полностью решит проблему утилизации отходов.

Данной технологии аналогов в мире нет. Те генераторы плазмы, которые существуют, говорит Рутберг, используются в других процессах и технически устарели. При этом иностранцы проявляют свою заинтересованность в технологии. Особый интерес плазмогенератор вызвал у славящихся своей «зеленностью» исландцев. Сегодня, одной из самых серьезных проблем страны является пластиковый мусор, которым загрязнены прибрежные воды острова. Его приносят атлантические течения, идущие из Мексиканского залива.

Как сырье для реактора, пластик идеален. И чем его больше, тем лучше, — говорит Рутберг. При помощи нашей разработки, мы могли бы качественно решить проблему глобального загрязнения океана.

Комментарии (0)

RSS свернуть / развернуть

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.

Вход или Регистрация

Вход без регистрации

При наличии аккаунта в: