Те, як ми ставимось до повернення відходів з вуглеводнів у паливний цикл, чи бачимо ми їх енергетичну цінність, напряму впливає на наше забезпечення електричною та тепловою енергією, зменшення витрат на експорт палива, а також визначає спроможність розподіленої енергогенерації.

Що має змінитись у стратегії поводження з відходами в Україні? Як за допомогою відходів пластику та гуми забезпечити підприємство енергією? Скільки коштує виробництво “зеленого” водню з відходів агровиробництва?

Фахівці галузі, що мають практичний досвід з переробки відходів, розповіли “Українській енергетиці”, як на місцевому рівні з відходів можна виробляти кілька видів енергії, мати економічний ефект та покращити стан довкілля.

 

Закон встановлює європейську архітектуру управління відходами

Влітку 2022 року після кількох років очікування парламент прийняв закон України “Про управління відходами” №2320-IX, у дію він вступить 9 липня 2023 року.  

Це рамковий закон, спрямований на імплементацію вимог Директиви 2008/98/ЄС, коментує Олег Бондаренко, голова Комітету ВРУ з питань екологічної політики та природокористування. 

Депутат характеризує прийняття закону “Про управління відходами”, як значний крок до подальшого розвитку законодавства Україні, але відмічає значну протидію йому впродовж кількох скликань ВР. 

“Він знаходився у нашому комітеті майже три роки. І якби ми не об’єднали зусилля з профільним міністерством, з урядом та президентом, він міг би перейти й на наступне скликання, – зазначив голова Комітету з питань екологічної політики та природокористування. – Саме цей закон в минулих скликаннях також подавався до Верховної Ради, але свідомо збивався деякими групами впливу”.

Прийнятий закон “Про управління відходами”, серед інших новацій, встановлює нову європейську ієрархію управління відходами. 

Пріоритетним завданням і головною ланкою ієрархії є запобігання утворенню відходів. 

Якщо запобігти не вдається, докладаються зусилля для повторного використання, якщо це неможливо – здійснюється рециклінг. 

Рециклінг відходів дозволяє матеріали з відходів переробляти на продукцію, матеріали або речовини, а також включає переробку органічного матеріалу.

Процеси відновлення енергії чи переробки на матеріали, що будуть використовуватись як паливо, або матеріали для зворотнього заповнення (заповнення не небезпечними відходами/інертними матеріалами підземних пустот, кар’єрів тощо) називають іншими операціями з відновлення відходів.

Якщо всі вищеназвані операції з відходами виконати неможливо, відбувається видалення відходів – захоронення їх у спеціально обладнаних місцях та знищення (знешкодження) на установках, що не відповідають екологічним нормативам.

 

Наразі, рішення, які пропонуються у галузі використання відходів для виробництва енергії чи переробки на матеріали, що будуть використовуватись як паливо або матеріали для зворотнього заповнення, експерти відносять до ”інших операцій з відновлення”.

 

Відходи: проблеми чи майбутні прибутки

 

Національний план управління відходами до 2030 року було схвалено чотири роки тому. За визначенням експертів цей документ містить пакет завдань щодо кожного виду відходів – від прийняття необхідної правової бази до конкретних заходів зі збирання, переробки та утилізації. 

Втім нинішній стан у сфері переробки відходів в Україні потребує підвищення темпів реформи галузі. Експерти наводять невтішні цифри – з 400 млн тонн відходів, які щорічно утворюються у країні, переробляється тільки близько 6%.

Цей відсоток майже у сім раз менше середнього показника переробки в Євросоюзі, який становить 40%. При цьому за 2022 рік розрив збільшився, бо до тих мільйонів тонн додалися значні обсяги відходів війни.

Втім дослідники глобальних ринків вважають сферу переробки перспективною економічно. Вони оцінили світовий ринок управління відходами у 2021 році у 423 млрд доларів і прогнозують його зростання ще на 5% до 2026 року. 

При цьому аналітики наголошують, що найбільші темпи росту забезпечує сегмент вторинної переробки.

“Українська енергетика” поспілкувалась з підприємствами, які вже отримують зиск від переробки відходів виробництва, а у новій ієрархії управління відходами знаходяться на ступені відновлення відходів з виробленням енергії. 

Вони пропонують підходи, завдяки яким бізнес та муніципальні служби можуть забезпечити споживачів енергією незалежно від централізованого постачання.

 

Унікальне рішення отримання чистих енергоносіїв з відходів пластику та гуми

 

Компанію ТОВ "Грін пластик" заснували у 2018 році фахівці з енергетики, теплотехніки та механіки, які мають двадцятирічний досвід роботи у галузі переробки відходів виробництва. 

З початком активних обстрілів Харкова з боку рф, підприємство переїхало до Чернівців та почало облаштовувати виробничу базу, навчати нових співробітників. Компанія отримала юридичний статус переробників відходів, додавши до напрацювань з пластиком ще й напрям переробки автомобільної гуми.

Про історію становлення підприємства після релокації “Українська енергетика“ писала раніше.

Читайте також: Релокація “зеленого” бізнесу: ближче до ЄС – якомога далі від рф

Монтаж установки термічної деструкції після перевезення бізнесу. Джерело: Green Plastic

Наразі основний напрям компанії Green Plastic – переробка відходів гуми і пластику в енергетичні продукти, такі як дизельне паливо, електроенергія, пічне паливо, вуглецеві брикети. Окремий фокус діяльності компанії стосується переробки відходів з багатошарової пакувальної плівки, що зазвичай потрапляє на полігони побутових відходів. 

Перероблюючи гуму, підприємство отримує рідке паливо для роботи цеху по переробці пластику та електроенергію для роботи усього підприємства. Отже, ми майже повністю енергонезалежні, наголосили у Green Plastiс.

Щоб переробляти на енергоносії пластик та автомобільні шини, які є продуктами вторинної переробки нафти, фахівці використовують піроліз. В процесі термічної обробки без доступу кисню вуглеводневі відходи розкладаються на елементарні речовини. При цьому також вивільняється корисна енергія.

Відому технологію фахівці Green Plastic удосконалили та змогли отримати чистий продукт: дизельне паливо, яке не містить парафінів і сірки. При цьому низькотемпературний піроліз пластику, за словами директора підприємства Олександра Полякова, вдалось забезпечити доволі енергоефективно та з відносно малими затратами. 

“Процес низькотемпературного піролізу та системи каталітичного очищення дозволяє розкласти пластик та отримати висококалорійний газ, вуглець та пічне паливо, подальша переробка пічного палива дозволяє отримати з нього чисте паливо – дизель. З надлишків виробленого висококалорійного газу надалі можна виробляти електричну енергію від 20 до 60 кВт-год, що, залежно від типу установки, становить близько 0,5-1,5 МВт за добу”, – уточнив головний конструктор Green Plastic Іван Воронченко.

Каталітичне очищення продукту піролізу пластику від парафінів, фахівці компанії запропонували провести на початковій стадії циклу піролізу, коли пластик тільки переходить у газоподібний стан. А конденсація палива по нашій технології відбувається вже після очищення, пояснив Олександр Поляков.

Наразі компанія не тільки забезпечує себе енергією, а також виробляє та реалізує комплекси сертифікованого обладнання для термічної деструкції гуми та пластику на основі піролізу, які може модифікувати під потреби замовника. 

Основні зусилля команди зосереджені на виробництві установок лінійки з об’ємом завантажувальної піролізної камери 2,5 куб. м, 4 куб. м, 5 куб. м та 6 куб. м.

Установка з піролізною камерою об’ємом 5 куб. м працює у Фастові на Київщині. Джерело: Green Plastic

Установка термічної деструкції з відходів пластику та гуми видає три кінцеві продукти: піролізний газ, пічне або дизельне паливо та брикети технічного вуглецю.

Виробництво у компанії характеризують, як досить ефективне. Наприклад, за даними спеціалістів, з двох тонн відходів пластику за 12 годин циклу роботи установки можна отримати 1,3 тонни пічного палива, 0,3 тонни вуглецю та 0,4 тонни піролізного газу, що дорівнює 500 куб. м, пояснив головний інженер Green Plastic Сергій Семененко. 

В процесі роботи установки виробляється піролізний газ. Половина з усього об’єму газу підтримує технологічний процес піролізу. Залишковий газ  поступає на генерацію електричної енергії. З отриманих кіловатів частина електроенергії забезпечує роботу всього обладнання піролізної установки в обсязі до 10 кВт-год, а решта продається у загальну енергетичну мережу або йде на інші потреби.

Під час роботи на відходах автомобільної гуми з двох тонн сировини можна отримати 0,9 тонни пічного палива, 0,4 тонни вуглецю та 0,3 тонни піролізного газу, що дорівнює 380 куб. м, та 0,4 тонни металокорду, розповіли про можливості виробництва розробники обладнання. 

При цьому половина піролізного газу також йде на підтримку процесу піролізу. Залишковий газ поступає на генерацію електричної енергії, яка підтримує роботу установки, а решта продається у загальну енергетичну мережу або забезпечує інші потреби.

За розрахунками фахівців, попередній термін окупності, якщо враховувати виробництво тільки пічного палива, складає близько півтора року.

Установка термічної деструкції з відходів пластику та гуми видає три кінцеві продукти: піролізний газ, пічне або дизельне паливо та брикети технічного вуглецю.

Втім фахівці компанії радять аналізувати всі можливості отримувати енергію з місцевих ресурсів, у тому числі з відходів локального виробництва. 

Такий ресурс, як генераторний газ можна виробляти з усього, що горить. Це може бути тирса, курячий послід, лузга насіння, суміш твердо-побутових відходів: ганчір’я, текстиль, пластик, деревина, гума, інше несортоване сміття, наголошують спеціалісти компанії.

“Тема твердих побутових відходів – доволі енергетична тема. Наприклад, перший контракт, що ми підписали у Чернівцях, був з деревообробним комбінатом, – зазначив Олександр Поляков, керівник Green Plastiс. – Основні  відходи свого виробництва – деревинний пилок – вони наразі спалюють у котлі задля отримання тепла. Натомість ми  показали їм засіб виробництва з нього електроенергії за допомогою газогенераторної установки, що працює на таких відходах. Ми це проєктуємо, виготовляємо обладнання та вводимо у роботу зі всіма дозвільними документами”.

Щодо технології переробки відходів гуми чи пластика у пічне паливо, фахівець констатував, що вона зараз має великий попит в Україні. Це паливо, що горить у будь-якому рідинному пальнику у котлі. Після подорожчання газу, спеціалісти радять переводити котельні на рідке паливо, яке найбільш вигідно отримувати саме з відходів.

Економіку такого виробництва у Green Plastiс оцінюють, як дуже доступну для локального споживача у порівнянні з використанням природного газу.

“На цей час пічне паливо, яке ми отримуємо, коштує лише на рівні заробітної плати працівників. Тобто інші складові собівартості виходять у нуль. Ми продаємо це паливо по 30 грн за літр, бо пічного палива в Україні немає. І коли газ для підприємств коштує від 45 грн за кубометр, а його теплотворна здатність на 20% менша, ніж у пічного палива, то якщо навіть не встановлювати у себе установку виробки такого пічного палива, то економія йде у два рази”, – розповіли про економічні переваги спеціалісти компанії. 

Брикети з вуглецю також є ефективним висококалорійним паливом для твердопаливних котлів. Його теплотворна здатність вища за антрацит.

За допомогою установок вирішується ще одне гостре питання утилізації автомобільної гуми. А це ресурс, який постійно поповнюється, то ж виробництво із неї пічного палива надає можливість ефективного розв’язання цієї проблеми.

“Для виробництва пічного палива ми з кожного шиномонтажу вивозимо по фурі гуми. Деякі несвідомі люди, аби не платити за утилізацію, досі викидають шини на стихійні звалища, що шкодить довкіллю. Проте вже йде процес прибирання "драної" гуми. Щоб вона більше не валялась по полях та посадках, ми звозимо і переробляємо її”, – зазначив директор підприємств. 

Брикети з вуглецю – ефективне висококалорійне паливо для твердопаливних котлів. Його теплотворна здатність вища за антрацит.

Поки що з витратами на транспорт компанія забирає цю гуму безплатно. При цьому видає документи, що підтверджують законність вивозу цих відходів та екологічність процесу переробки. 

Вартість виробництва пічного палива складає близько 10-12 грн за кілограм. У  Green Plastiс отримали ТУ та у відповідності до ДСТУ реалізують його, як паливо для котелень. Це не пальне, отже продукт не є підакцизним товаром.

“Наразі ми виробили 20 тонн палива і віддали його нашим друзям у Вижницю (Чернівецька область) для зменшення витрат на опалення великого готельного комплексу. Це були стартові запуски для налагодження обладнання”, – розповів про перші результати роботи Олександр Поляков.

Щоб перевірити свої викладки, в компанії робили порівняльні економічні розрахунки на реальному підприємстві. Для цього один котел залишили на газі, а другий, такий самий, обладнали рідинними пальниками на виробленому пічному паливі.

Експеримент показав, що при виробництві кожним з котлів 10 тонн пари за годину, переобладнання виробництва з урахуванням вартості палива окупається за три місяці. А якщо встановити установку з виробництва палива у себе на підприємстві, вартість ресурсу знижується до 8 грн за 1 кг, а котельня повністю забезпечує свої потреби в електроенергії. 

В Україні таке обладнання можна встановити де завгодно: установки компактні, прості в управлінні та обслуговуванні. А головне, як наголосили у компанії, дають можливість отримувати енергію, водночас переробляючи відходи.

 

"Зелений" водень можна отримати з біомаси

 

Темою управління відходами Сергій Мельник, директор ТОВ "Вільна енергія ІФ" займається вже 19 років. 

Спеціаліст працював на полігоні ТПВ, де проводив сортування, вивчав тему і переконався, що відходи – це не сміття, а сировина для отримання енергії. 

Наразі він має патенти на корисні моделі термохімічного реактора газоводневої суміші, газифікатора для "зеленого" водню та використання технології газифікації для переробки біомаси та комбінованої сировини – муніципальних відходів з додаванням біомаси.

Спочатку винахідник займався темою низькотемпературного піролізу відходів, але згодом зацікавився більш екологічною технологією газифікації відходів. 

Фахівець пояснив, що без доступу повітря у результаті термохімічної реакції з відходів можна отримати енергоносій у вигляді газової суміші, яку називають синтез-газом. 

Процес газогенерації відбувається у спеціальному реакторі. Отриманий газ направляється на виробництво електричної та теплової енергій, частину якої можна направити на забезпечення роботи самої установки.

Сергій Мельник на виставці RWExpo. Джерело: Вільна енергія ІФ

Ще рік тому фахівець співпрацював з інвестором, який планував будівництво в Україні двох заводів по газифікації. Наразі ці проєкти поки призупинені, але не закриті. Під час роботи над технічною стороною проєктів винахідник звернув увагу на додатковий перспективний напрям.

“Я вийшов на те, що термохімічним методом з відходів агровиробництва та деревообробки можна отримувати "зелений" водень, – зазначив Сергій Мельник. – По цій технології я довів вихід водню до 50%, інше це горючий газ СО. Це внутрішній процес і можна отримати з біомаси відновлюваний газ практично не витрачаючи енергії”.

За розрахунками спеціаліста з тонни біомаси його установка здатна виробити близько 400 кг "зеленого" водню. Якщо тонна біомаси коштує близько 3000 грн, та виробництво одного кілограму відновлюваного водню коштує до 7 грн. При цьому установка додатково виробить приблизно  2 МВт-год електричної та 4 Гкал теплової енергії.

Винахідник пропонує технологію муніципалітетам, бо впевнений, що установка не тільки допомагає утилізувати муніципальні відходи, а й дозволяє розв’язувати задачі енергетичної незалежності громад. 

Одна установка під час утилізації відходів виробництва власної громади може давати три види енергії: електричну, синтез-газ і теплову. Отже муніципалітети можуть забезпечити себе всіма видами енергії без зовнішнього використання

Користуючись цими технологіями муніципалітети зі споживачів електроенергії можуть стати її виробниками та крім власного енергозабезпечення ще й отримувати додатковий дохід. До того ж біомаса – це місцевий локальний і відновлюваний ресурс, наголосив директор ТОВ "Вільна енергія ІФ" .

Енергетичні рішення для виробництв та бізнесу від підприємства “Вільна енергія ІФ” Джерело: ФБ Сергія Мельника

"Одна установка під час утилізації відходів виробництва власної громади може давати три види енергії: електричну, синтез-газ і теплову. Отже муніципалітети можуть забезпечити себе всіма видами енергії без зовнішнього використання", – розмірковує Сергій Мельник.

Підприємець розробив бізнес-план установки отримання енергії з відходів для рідного міста Калуш (Івано-Франківська область), але місцева рада поки вивчає пропозицію.

“Основна проблема в Україні – нестача коштів на фінансування регіональних ініціатив. Щоб фінансувати власні проєкти, треба мати заставу. Я був на різних семінарах, де акцент йде на спалювання відходів, але це старі технології. А новітні, більш екологічні технології, у тому числі газифікація, дуже дорогі”, – пояснив він.

Спеціаліст звертався до підприємців, в енергетичні компанії, але побачив, що український бізнес більше націлений на виробництво біометану. 

У світі активно розвиваються технології отримання відновлюваних газів термохімічним методом. Натомість в Україні таким технологіям приділяється поки мало уваги, бо це малокалорійні гази. І хоча використання синтез-газу екологічніше за спалювання метану, практик по газифікації в Україні немає, констатував спеціаліст. 

Він наголосив, що “хвости”, які везуть на полігони після сортування відходів, також можна використати, як енергетичний ресурс зі значним ефектом. Процес газифікації приблизно у три рази ефективніший за спалювання.

 

Газогенераторна установка з переробки відходів. Джерело: Сергій Мельник

“Щоби запустити комплекс, який переробляє одну тонну відходів за годину, потрібно близько 20 кВт-год електроенергії. За цей час з тонни сировини, при комбінованому режимі роботи, установка виробить до 2 МВт-год електричної та 3 Гкал теплової енергії”.

Наразі виробництво з переробки біомаси і муніципальних відходів на енергію за термохімічною технологією налаштовують у Могилеві-Подільському (Вінницька область). Ще один потенціальний проєкт розглядають замовники на півдні України. 

І хоча введених в експлуатацію установок поки немає, втім зростання зацікавленості громад підтверджує перспективність технології.

 

Застаріла система поводження з відходами в Україні спричиняє значну шкоду довкіллю. Ситуацію погіршує й те, що прийняття рамкового євроінтеграційного закону “Про управління відходами” затягнулось на роки. 

Втім дефіцит енергоресурсів та накопичення відходів, які є сировиною для переробки їх в енергетичні продукти, стимулювали підприємців самотужки розвивати нові технології, розробляти власне устаткування та обладнання.

Досвід наведених практик підприємств з Чернівецької та Івано-Франківської областей, які вже отримують енергії з відходів виробництва та поширюють свої проєкти демонструє, що запит на такі установки є. 

Муніципалітети та малий бізнес зацікавлені у проєктах переробки відходів на енергію та чекають від держави впровадження на практиці стимулів та програм підтримки, зазначених у планах та стратегіях розвитку галузі.

Лариса Білозерова, спеціально для “Української енергетики”