Перетворити сміття на газ

Утилізація побутового сміття — це, на перший погляд, не зовсім те завдання, за вирішення якого мали б відповідати високі технології. Але Гілберн Гіллестад із компанії Geoplasma, що в Атланті, штат Джорджія, не погоджується. Закопувати сміття — а так зазвичай його позбуваються — це старомодно, і довкілля забруднюється. Натомість Geoplasma, яка належить до конгломерату Jacoby Group, пропонує розбивати його на атоми за допомогою електрики. Чисто. Сучасно. І, що найважливіше, може навіть бути прибутково.

Уже не перший рік деякі особливо токсичні відходи, як-от осад із нафтопереробних заводів, знищуються з використанням штучної блискавки з плазмових пальників — приладів, що розігрівають матерію до вищої температури, ніж на поверхні Сонця. За підрахунками австралійської компанії SRL Plasma, яка виготовила пальники для тринадцяти з близько двох десятків таких заводів у всьому світі, донедавна це коштувало немало — до $2 тис. за тонну відходів.

Однак тепер вартість процесу зменшується. Крім того, на думку доктора Гіллестада, під час такого процесу можна і споживати енергію, і виробляти її. Якщо правильно налаштувати технологію, під час знищення органічних матеріалів (зокрема, паперу і пластику) за допомогою плазмових пальників виробляється суміш окису вуглецю і водню, відома як сингаз, або синтезований газ. Спалюючи, своєю чергою, цей газ, можна виробляти електроенергію. Додайте сюди тарифи на утилізацію сміття, які зникнуть, коли воно просто випаровуватиметься, а ще зростання цін на енергоносії, і плазмові пальники виглядатимуть цілком прийнятною альтернативою закопуванню відходів.

Технологія теж не стоїть на місці. В основі плазмового пальника — пара електродів, зазвичай із нікелевого сплаву. Струм проходить між ними дугою і перетворює повітря на плазму, відділяючи електрони від їхніх атомів. Відходи (дрібно посічені, якщо вони тверді) вкидаються в цю плазму. Висока температура й електричний заряд плазми розривають хімічні зв’язки, і відходи випаровуються. Потім, якщо комбінація сміття підібрана правильно, атоми вуглецю і кисню пересполучаються таким чином, що формують окис вуглецю, а атоми водню приєднуються до двоатомних молекул водню. Обидві утворені речовини є пальним (вони горять у повітрі, продукуючи відповідно двоокис вуглецю і воду). Метали та інші неорганічні матеріали, які не перетворюються на газ, випадають на дно камери у вигляді розплавленого шлаку. Після того як цей шлак вистигає, його можна використовувати у виробництві цегли або укладанні доріг.

В умовах електричних дуг працювати складно, тому перші плазмові пальники не відзначалися особливою надійністю. Однак нині якість нікелевих сплавів поліпшилася настільки, що пальники можуть працювати безперебійно. Крім того, відкриття у такій галузі, як обчислювальна гідродинаміка, дають змогу змішувати сміття, що переробляється, так, щоб продукувати максимум сингазу за мінімальних затрат електроенергії.
Перші заводи з переробки сміття на сингаз було збудовано майже десятиліття тому в Японії, де дефіцит землі зумовлює особливо високі збори за утилізацію відходів. Сьогодні ідея поширюється світом. Цього року Geoplasma планує розпочати будівництво заводу вартістю $120 млн в окрузі Сент-Люсі, штат Флорида. Він перероблятиме відходи з місцевих домашніх господарств і має виробляти достатньо сингазу, щоб забезпечити електроенергією понад 20 тис. будинків. Представники компанії підрахували, що зможуть заробити на проекті достатньо, щоб повернути кредит, взятий на будівництво заводу, та почати отримувати прибуток із перших днів.

Geoplasma не єдина. За даними компанії Gershman, Brickner & Bratton із Феарфакса (Вірджинія), що надає консалтингові послуги з управління відходами, понад три дюжини американських компаній пропонують побудувати заводи, обладнані плазмовими пальниками. Попит такий великий, що виробник плазмових пальників Westinghouse Plasma Corporation має змогу здавати в оренду свою випробувальну станцію в Медісоні, штат Пенсильванія, за $150 тис. на день.

Крім того, сингаз можна перетворювати на інші продукти. Приставка “син” — це скорочення від слова “синтез”, а сам сингаз колись був важливою промисловою сировиною. У процесі розвитку нафтохімічної промисловості його витіснили, але тепер він знову має нагоду повернути колишнє значення. Компанія Coskata з Уорренвілля, штат Іллінойс, запропонувала новаторську ідею: ферментувати сингаз до етанолу для використання як пальне для автомобілів. Наразі Coskata використовує плазмовий пальник для виробництва сингазу з відходів деревини і тирси, але навряд чи буде дуже складно модифікувати апарат, щоб переробляти й побутові відходи.

Навіть якщо спроби перетворити відходи на сингаз виявляться невдалими, наявні заводи, що використовують плазмові пальники для розкладання небезпечних матеріалів, можна модифікувати так, щоб реалізувати цю ідею. Китайська Beijing Victex Environmental Protection Technology Development Co., наприклад, використовує пальники для знищення відходів нафтопереробних заводів. За словами заступника директора компанії Фіони Кіян, висока вартість такого процесу означає, що деякі нафтопереробники досі викидають токсичні відходи на звалища. Навіть якщо знизити ціну технології і таким чином припинити згадану практику, це вже буде неабияким досягненням.

The Economist