Энергия из отходов: уроки Японии
Опубликовано Редактор 21-06-2021 (2024 прочтений)Возражения против газификации не изменились с момента изобретения технологии: слишком дорого, слишком трудоемко, недостаточно эффективно по сравнению с обычным сжиганием. Только Япония смогла добиться большего. Почему это?
Завод по газификации в городе Китакюсю.
Чрезвычайно ограничительная политика Японии в отношении захоронения мусора является одним из основных факторов газификации, в то время как недостатки технологии менее важны, чем в других местах.
Газификация считается наиболее распространенной альтернативой традиционным процессам сжигания отходов с колосниковой решеткой и псевдоожиженным слоем. Однако в больших масштабах это пока не реализовано. По данным Всемирного банка, рыночная доля альтернативных технологий, таких как газификация, составляет не более 2% даже в странах с высоким уровнем доходов. В странах с низким уровнем доходов эти технологии фактически отсутствуют.
Однако есть одно важное исключение: Япония. В начале 2000-х годов газификация и менее часто используемые процессы пиролиза вместе занимали более 50% рынка в секторе переработки отходов в энергию. Хотя сейчас этот показатель упал примерно до 25-30%, промышленность по переработке отходов в Японии по-прежнему немыслима без газификационных заводов.
Предпочтение газификации в Японии объясняется ее географическим положением. Большая часть островного государства настолько густонаселена, что возможности для строительства свалок, где можно было бы утилизировать остаточные отходы термической переработки, крайне ограничены. Таким образом, помимо очень строгого режима раздельного сбора отходов и вторичной переработки, газификация является ключевым рычагом в японской стратегии управления отходами, направленной на минимизацию использования свалок.
Нобухиро Танигаки - старший менеджер компании Nippon Steel Engineering, лидера рынка Японии, которая построила более 50 заводов по газификации. Он объясняет преимущества на примере системы прямой плавки (DMS) компании, одно из преимуществ которой состоит в том, что образуется значительно меньше остатков, чем при обычном сжигании. «Окончательный объем захоронения из колосниковой решетки в Японии составляет примерно 15%, в то время как окончательный объем захоронения из нашей системы прямого плавления составляет всего 3%. Он содержит только остатки воздухоочистки, в то время как остаток традиционной колосниковой технологии содержит зольный остаток и остатки APC. Поскольку затраты на захоронение зольного остатка и остатка ПНХ практически одинаковы, разрыв является преимуществом. Кроме того, совместная DMS газификация других отходов, которые трудно обрабатывать, таких как отходы из центров переработки, негорючие или переработанные отходы, также поможет свести к минимуму окончательное захоронение отходов».
Для Японии, где средняя стоимость захоронения мусора самая высокая в мире, это очень веский аргумент. Непомерно высокие затраты на захоронение отходов являются решающим фактором для японской мусороперерабатывающей промышленности. В то время как в среднем около 25% бытовых отходов по-прежнему отправляется на свалки в ЕС, соответствующий показатель в Японии составляет 10%. Эти отходы состоят исключительно из остатков от сжигания или газификации. В Европе целевой показатель захоронения 10% отходов, установлен к 2035 году. Однако важность переработки отходов в энергию в Японии становится еще более очевидной, если принять во внимание общее количество отходов, а не просто бытовые отходы. По данным Министерства окружающей среды Японии, в 2015 году всего 1,1% от общего объема отходов, образовавшихся в Японии, было захоронено.
Хотя крайне ограничительная политика захоронения мусора является основным фактором газификации, некоторые недостатки технологии менее важны в Японии, чем где-либо еще. Это в первую очередь связано с конкретным законодательством, регулирующим японскую систему управления отходами.
Например, муниципалитеты в Японии не только должны составить долгосрочный план управления отходами, по крайней мере, на следующие 20 лет, но и должны обрабатывать и / или перерабатывать свои собственные отходы на своей территории. При необходимости небольшие муниципалитеты также могут создавать ассоциации, но вывоз мусора на большие расстояния, как правило, запрещен. Кроме того, поскольку преобразование отходов в энергию является одной из схем обращения с отходами, резервирование завода отвечает интересам муниципалитетов. Это стимулирует спрос на относительно небольшие установки, которые перерабатывают относительно небольшие количества и для которых также имеется достаточное количество слотов для обслуживания из-за более низкого уровня использования - все это факторы, благоприятствующие технологиям газификации. По оценкам, станции работают всего от 280 до 300 дней в году.
Кроме того, газификация имеет дополнительное преимущество: в Японии зольный остаток, образующийся при сжигании, не может быть использован напрямую, например, в дорожном строительстве, но должен предварительно пройти дополнительную обработку, такую как плавление или прокаливание. При газификации, при которой зольный остаток не образуется, эта проблема вообще не возникает.
Поэтому для Нобухиро Танигаки ясно одно: «В соответствии с правовой базой, существующей в Японии, сжигание на обычных колосниковых решетках может быть не лучшим решением для муниципалитетов. Более того, если технология может обрабатывать как можно более широкий спектр отходов на одном предприятии в процессе, известном как совместная газификация, это изменяет граничные условия обращения с отходами и приносит пользу муниципалитетам», - говорит Танигаки. Это тоже говорит в пользу такой формы газификации.
Однако в настоящее время опыт Японии не может быть легко перенесен в другие страны, потому что независимо от того, насколько хорошо эта технология вписывается в японскую систему, в других странах она считается экзотикой. И это вполне оправданно, по мнению Питера Квикера, профессора технологии топлива в RWTH Ахенского университета. «Согласно сообщениям, технологии газификации на протяжении десятилетий находились на грани прорыва в отрасли утилизации отходов, в первую очередь, по мнению поставщиков этих технологий. Удивительные и якобы новые концепции превозносились снова и снова, но ни одна из этих концепций еще не была жизнеспособной и в то же время доступной. Поэтому в Европе нет таких заводов».
Японский пример также показывает, что технический аспект является одним из факторов, определяющих успех или неудачу технологии. Политическая и правовая основа - другое. Вот почему такие люди, как Амедео Ваккани и Суэджин Асато из консалтинговой компании A. Vaccani & Partners из Цюриха, считают, что газификация должна оставаться в поле зрения европейских поставщиков. При оценке рынка они считают, что: «Вполне возможно, что та или иная новая технология синтез-газа может действительно достичь рыночной зрелости и достичь хорошего уровня конкурентоспособности. В результате европейские производители оборудования, использующие традиционные процессы, скорее всего, в будущем будут чаще сравнивать себя с альтернативными процессами».
Завод по газификации в городе Китакюсю.
Чрезвычайно ограничительная политика Японии в отношении захоронения мусора является одним из основных факторов газификации, в то время как недостатки технологии менее важны, чем в других местах.
Газификация считается наиболее распространенной альтернативой традиционным процессам сжигания отходов с колосниковой решеткой и псевдоожиженным слоем. Однако в больших масштабах это пока не реализовано. По данным Всемирного банка, рыночная доля альтернативных технологий, таких как газификация, составляет не более 2% даже в странах с высоким уровнем доходов. В странах с низким уровнем доходов эти технологии фактически отсутствуют.
Однако есть одно важное исключение: Япония. В начале 2000-х годов газификация и менее часто используемые процессы пиролиза вместе занимали более 50% рынка в секторе переработки отходов в энергию. Хотя сейчас этот показатель упал примерно до 25-30%, промышленность по переработке отходов в Японии по-прежнему немыслима без газификационных заводов.
Предпочтение газификации в Японии объясняется ее географическим положением. Большая часть островного государства настолько густонаселена, что возможности для строительства свалок, где можно было бы утилизировать остаточные отходы термической переработки, крайне ограничены. Таким образом, помимо очень строгого режима раздельного сбора отходов и вторичной переработки, газификация является ключевым рычагом в японской стратегии управления отходами, направленной на минимизацию использования свалок.
Преимущества газификации
Нобухиро Танигаки - старший менеджер компании Nippon Steel Engineering, лидера рынка Японии, которая построила более 50 заводов по газификации. Он объясняет преимущества на примере системы прямой плавки (DMS) компании, одно из преимуществ которой состоит в том, что образуется значительно меньше остатков, чем при обычном сжигании. «Окончательный объем захоронения из колосниковой решетки в Японии составляет примерно 15%, в то время как окончательный объем захоронения из нашей системы прямого плавления составляет всего 3%. Он содержит только остатки воздухоочистки, в то время как остаток традиционной колосниковой технологии содержит зольный остаток и остатки APC. Поскольку затраты на захоронение зольного остатка и остатка ПНХ практически одинаковы, разрыв является преимуществом. Кроме того, совместная DMS газификация других отходов, которые трудно обрабатывать, таких как отходы из центров переработки, негорючие или переработанные отходы, также поможет свести к минимуму окончательное захоронение отходов».
Для Японии, где средняя стоимость захоронения мусора самая высокая в мире, это очень веский аргумент. Непомерно высокие затраты на захоронение отходов являются решающим фактором для японской мусороперерабатывающей промышленности. В то время как в среднем около 25% бытовых отходов по-прежнему отправляется на свалки в ЕС, соответствующий показатель в Японии составляет 10%. Эти отходы состоят исключительно из остатков от сжигания или газификации. В Европе целевой показатель захоронения 10% отходов, установлен к 2035 году. Однако важность переработки отходов в энергию в Японии становится еще более очевидной, если принять во внимание общее количество отходов, а не просто бытовые отходы. По данным Министерства окружающей среды Японии, в 2015 году всего 1,1% от общего объема отходов, образовавшихся в Японии, было захоронено.
Ограничительная политика
Хотя крайне ограничительная политика захоронения мусора является основным фактором газификации, некоторые недостатки технологии менее важны в Японии, чем где-либо еще. Это в первую очередь связано с конкретным законодательством, регулирующим японскую систему управления отходами.
Например, муниципалитеты в Японии не только должны составить долгосрочный план управления отходами, по крайней мере, на следующие 20 лет, но и должны обрабатывать и / или перерабатывать свои собственные отходы на своей территории. При необходимости небольшие муниципалитеты также могут создавать ассоциации, но вывоз мусора на большие расстояния, как правило, запрещен. Кроме того, поскольку преобразование отходов в энергию является одной из схем обращения с отходами, резервирование завода отвечает интересам муниципалитетов. Это стимулирует спрос на относительно небольшие установки, которые перерабатывают относительно небольшие количества и для которых также имеется достаточное количество слотов для обслуживания из-за более низкого уровня использования - все это факторы, благоприятствующие технологиям газификации. По оценкам, станции работают всего от 280 до 300 дней в году.
Кроме того, газификация имеет дополнительное преимущество: в Японии зольный остаток, образующийся при сжигании, не может быть использован напрямую, например, в дорожном строительстве, но должен предварительно пройти дополнительную обработку, такую как плавление или прокаливание. При газификации, при которой зольный остаток не образуется, эта проблема вообще не возникает.
В ожидании прорыва
Поэтому для Нобухиро Танигаки ясно одно: «В соответствии с правовой базой, существующей в Японии, сжигание на обычных колосниковых решетках может быть не лучшим решением для муниципалитетов. Более того, если технология может обрабатывать как можно более широкий спектр отходов на одном предприятии в процессе, известном как совместная газификация, это изменяет граничные условия обращения с отходами и приносит пользу муниципалитетам», - говорит Танигаки. Это тоже говорит в пользу такой формы газификации.
Однако в настоящее время опыт Японии не может быть легко перенесен в другие страны, потому что независимо от того, насколько хорошо эта технология вписывается в японскую систему, в других странах она считается экзотикой. И это вполне оправданно, по мнению Питера Квикера, профессора технологии топлива в RWTH Ахенского университета. «Согласно сообщениям, технологии газификации на протяжении десятилетий находились на грани прорыва в отрасли утилизации отходов, в первую очередь, по мнению поставщиков этих технологий. Удивительные и якобы новые концепции превозносились снова и снова, но ни одна из этих концепций еще не была жизнеспособной и в то же время доступной. Поэтому в Европе нет таких заводов».
Японский пример также показывает, что технический аспект является одним из факторов, определяющих успех или неудачу технологии. Политическая и правовая основа - другое. Вот почему такие люди, как Амедео Ваккани и Суэджин Асато из консалтинговой компании A. Vaccani & Partners из Цюриха, считают, что газификация должна оставаться в поле зрения европейских поставщиков. При оценке рынка они считают, что: «Вполне возможно, что та или иная новая технология синтез-газа может действительно достичь рыночной зрелости и достичь хорошего уровня конкурентоспособности. В результате европейские производители оборудования, использующие традиционные процессы, скорее всего, в будущем будут чаще сравнивать себя с альтернативными процессами».
