Данные государственного доклада о состоянии и об охране окружающей среды в Иркутской области внушают мало оптимизма: год от года количество отходов производства и потребления, которые образуются в регионе, только увеличивается. Их общая масса за пять лет увеличилась с 72,89 млн тонн в 2010 году до 130,04 млн тонн в 2014 году. По большей части это произошло за счёт роста объёмов отходов пятого класса опасности, практически не оказывающих воздействия на окружающую среду. Если в 2010 году речь шла о 71,26 млн тонн, то в 2014 году – уже о 128,39 млн тонн. То же касается отходов четвёртого класса опасности: рост со 1,425 млн тонн до 1,522 млн тонн. При этом в 2014 году их масса даже снизилась по сравнению с 2013 годом, когда она превысили 1,639 млн тонн. 

Есть и хорошая новость: растут объёмы переработки. Если в 2010 году с учётом ранее накопленного мусора было утилизировано или вторично использовано 20,245 млн тонн, направлено на временное хранение 50,583 млн тонн, а захоронено 39,044 млн тонн отходов, то в 2014 году соотношение изменилось: 152,049 млн тонн, 8,474 млн тонн и 1,03 млн тонн соответственно. Рост произошёл в основном за счёт увеличения объёмов переработки отходов пятого класса опасности, причём на хранение и захоронение их стали направлять всё меньше. Чего не скажешь о мусоре, относящемся к четвёртому классу – при том, что его образуется всё больше, утилизируют его всё меньше. И становится очевидным: проблема с накоплением твёрдых бытовых отходов, которые попадают в категорию практические неопасного или малоопасного, с каждым годом становится всё острее. Достаточно вспомнить полигон ТБО на Александровском тракте под Иркутском, который практически исчерпал свой ресурс. Или тот факт, что в 2013 году в пределах Байкальской природной территории только предприятия жилищно-коммунального хозяйства выдали 19,5 тыс. тонн мусора, а специалисты регионального управления Росприроднадзора выявили 14 несанкционированных свалок (по большей части в Иркутском районе), где были складированы почти 19,2 тыс. кубометров отходов.  Одним из решений проблемы может стать завод по переработке мусора, для работы которого нужно будет наладить систему селективного сбора отходов, либо предприятие по его сжиганию. Реализация и того, и другого варианта обойдётся недешёво, к тому же второй из них вызывает нарекания со стороны местных жителей, выступающих против размещения мусоросжигательного завода, дающего выбросы в атмосферу, вблизи населённых пунктов Иркутского района. 

Выхлоп, стремящийся к нулю

Современные технологии позволяют найти выход даже из такой, казалось бы, патовой ситуации. В Скандинавии использование бытовых отходов в качестве топлива для распределённой коммунальной энергетики давно стало обыденностью, но подобные решения, к тому же куда более дешёвые, существуют и в России. Одно из них предлагает авторское конструкторское бюро «Миллениум». В его активе немало разработок в сфере воздушного и наземного транспорта, энергетики, медицины, экологии, безопасности и ИТ. «Это такой начинающий Ростех», объединяющий более 140 конструкторских бюро и более 100 патентов, которые в основном остаются у авторов, а благодаря совместной работе запатентованная идея превращается в продукт – рассказывает представитель АКБ «Миллениум» в Сибирском федеральном округе Сергей Матвеев. – Разработки отличаются эксклюзивностью и востребованностью в последнее время, особенно в условиях оптимизации затрат и импортозамещения. Они разрабатывают беспилотники, суда, гибридные вездеходы, топливные системы, вертолеты, экранопланы, ветрогенераторы, утилизаторы ТБО, станки, системы безопасности и многое другое». В Иркутске сейчас находятся несколько разработок, в том числе беспилотник катер на подводных крыльях, катамаран-волнорез, печи 80, 120Квт, 1МВт, РВС состав для автомобилей и судов, ветрогенератор на 5 кВт, а так же несколько технологических новинок скоро появятся для проведения технологического форума и показа всем заинтересованным лицам.

Одна из разработок – отопительный котёл, использующий мусор в качестве топлива. В её основе лежат изобретения Александра Коропчука из Саратова, запатентовавшего, среди прочего, пиролизную термогазохимическую установку для утилизации твёрдых бытовых отходов. Сама идея не нова, но важно её технологическое и техническое исполнение, позволяющее, с одной стороны, сжигать мусор с минимальным выхлопом загрязняющих веществ, а с другой – использовать полученное от его горения тепло для отопления. Ключевое отличие от имеющихся отечественных и зарубежных – новый принцип утилизации отходов за счёт термохимической реакции в самом котле и последующем катализе отходящих газов. 

Комплекс по сжиганию ТБО, если брать его официальное описание, представляет собой «цельносварную металлическую конструкцию, смонтированную из нескольких узлов». Первый агрегат – цилиндрическая камера сгорания, разделённая по продольной оси щелевой решёткой на два одинаковых отсека. Столь простое, на первый взгляд, техническое решение обеспечивает непрерывный процесс горения и «чистое» сжигание отходов. Сначала мусор разжигают в одной половине камеры, потом им загружают вторую – таким образом тепло, выделяемое при горении, сушит новую партию отходов, уничтожая при этом вещества, испаряющиеся при температуре до 340 градусов Цельсия (это, для справки, 75-80% компонентов, загрязняющих выбросы в атмосферу). Камера сгорания вдобавок оборудована системой колосников – полых труб, расположенных по всей её длине, – в которые подаётся атмосферный воздух. Проходя через раскалённые слои углерода, образующиеся в результате горения, он синтезирует генераторный газ и метан. Горение последних, в свою очередь, позволяет поднять температуру в камере сгорания выше 1200 градусов, при которой уничтожаются диоксины и пирены. 

Для обезвреживания отходящих газов предназначена специальная колонна – вертикальный цельнометаллический цилиндр, приваренный к камере сгорания. В неё принудительно подаётся воздух, вступающий в термохимические реакции, которые позволяют нейтрализовать значительную часть вредных газов и взвешенных твёрдых частиц, выбрасываемых в атмосферу. При этом образуется большое количество тепла, которое можно использовать для нужд отопления. Одновременно в установке производится сепарирование отходящих газов с помощью мультициклона и преобразователя, что позволяет довести степень их очистки до 99,5 – 99,8%. Газовый поток очищают от диоксинов и пиренов, а получившийся твёрдый осадок из остывших частиц сажи может в дальнейшем использоваться, к примеру, при производстве строительных материалов. Для максимальной очистки выхлопных газов в системе также предусмотрен катализатор – сменный (срок годности – до пяти лет) картридж с керамической основой с высокоразвитой поверхностью. Он и позволяет произвести качественную очистку, в результате которой установка, при правильных настройках, даёт на выходе поток газа, содержащий лишь углекислый газ и пары воды – конечные продукты распада любого органического вещества. 

При всём том аппарат «всеяден» – он предназначен для сжигания любых твёрдых бытовых и медицинских отходов, горючих отходов производства, отходов животноводства и тепличных хозяйств, полиэтилена, нефтешламов и железнодорожных шпал. Техника способна «переварить» и резину, но для этого нужно подобрать особый катализатор, способный противостоять разрушающему воздействию серы. В то же время, она не предназначена для утилизации отходов, содержащих ртуть, мышьяк и другие опасные химические соединения, равно как и для сжигания радиоактивного мусора. 

Вторичное тепло из вторичного сырья

«Цель изобретения заключалась в том, чтобы максимально безопасно сжигать твёрдые бытовые отходы, а выработка тепла и электричества была вторична», – добавляет Матвеев. Но при горении мусора в камере сгорания, равно как и в термохимической камере, образуется большое количество «дармового» тепла, которое можно эффективно использовать. В первом случае речь идёт о 2000 килокалорий на килограмм топлива (для сравнения: удельная теплота сгорания углей составляет в среднем 3810 – 3920 ккал/кг,  максимум – 7560 – 7700 ккал/кг), а при окислении газового потока в термохимической камере образуется ещё около 2000 ккал. Такой расчёт верен для отопительных котлов «КОРАЛ-800», чья производительность составляет 800 кВт-ч или 0,69 Гкал тепла. Этого, подсчитали разработчики, достаточно для обогрева помещения площадью 

5 – 7 тыс. квадратных метров с учётом сибирского климата. Заметим, что коэффициент полезного действия такого рода агрегатов оценивается в 94-96%, что существенно выше КПД традиционных решений, использующих в качестве топлива дрова, уголь или природный газ.

Линейка котлов, которые производит ООО «АКБ Миллениум» весьма велика: их тепловая мощность колеблется от 25 кВт (0,0215 Гкал/ч) до 5 МВт (4,3 Гкал/ч). В линейке есть ранцевые котлы и мобильные установки для нужд спасательных и надзорных ведомств. Цены для такого рода решений тоже высокими не назовёшь. Например, установка на 80 кВт или 0,069 Гкал/ч обойдётся в 160 тыс. рублей, а на 120 кВт или 0,1 Гкал/ч – в 900 тыс. рублей. Мегаватт (0,86 гигакалории в час) тепловой мощности обойдётся уже в 4,5 млн рублей, но подобные затраты, как показывают расчёты, окупятся довольно быстро. «Мы предложили гибридный вариант, вырабатывающий тепло и электричество, одному крупному заказчику в Иркутском районе, – рассказывает Матвеев. – У них 10-12 миллионов рублей за год уходит на энергию для электрической котельной, плюс они платят за мощность. Наше предложение позволит сэкономить эти деньги и заработать порядка 14 миллионов/год на утилизации мусора». Цена комплекса оборудования (1МВт котла, 250КВт генератора, термоаккумулятора, доп. оборудования, монтажа и доставки) при этом составит 16,95 млн. рублей. 

Удивительно, но такого рода котлы пока не применяются в Иркутской области. Зато по всей России их установлено уже более 10. В частности, такого рода агрегаты работают в Энгельсе, Вологде и Москве. «Для решения проблем Ольхона и не только это идеальнейший вариант, – резюмирует представитель «АКБ Миллениум» в Сибири. – Сокращаются транспортные издержки на транспортировку мусора на полигон, уменьшается число незаконных свалок и не надо будет переправлять на пароме грузовики с мусором. Сократится необходимость каждый год очищать остров от мусора при помощи волонтёров, и остров мог бы вновь превратиться для сотен и тысячи активистов в место для отдыха, а не красивую свалку». Но пока до реализации столь здравой мысли, которую представители отечественных конструкторов и производителей мусоросжигательных котлов успели донести до участников экологического форума на Байкале и региональных и местных властей, дело не дошло. Впрочем, несколько лет назад никто не мог и подумать об установке закрытых мусорных контейнеров на Ольхоне, а сейчас с их помощью возможно в значительной степени решить одну из насущных проблем острова.