Первый номер. 2021 г. (г. Липецк)

ПЕРВЫЙ НОМЕР 15 марта 2021 года № 10 (333) НАНОТЕХНОЛОГИЧНО 17 н I ЖИЗНЬМ ОПРА тгт Самыми экологически безопасными и разлагаемыми являются биоотходы — пища, кости, остатки растений. Серьёзно загрязняют природу синтетические отбросы, им-то и необходима тщательная переработка. Без неё пластиковые упаковки и одноразовая посуда будут засорять почву 200 лет. Но настоящим долгожителем среди отходов считается алюминий — алюминиевая банка в естественных условиях может разлагаться 500 лет. tfej |1 т Т h I чг ...J'!: I н1 ГЧ !7 -6: 9!гт41 , Й. lELT ; 4^ , 1 Среднестатистический россиянин производит в год около 400 кг мусора, то есть 1,1 кг в день. По данным статистики Всемирного банка, мы находимся на среднемировом уровне между Японией (0,9 кг) и Великобританией (1,3 кг). Больше всего мусора производят жители Исландии — 4,3 кг в день и США граждане Лесото: 0,1 кг и Китая: 0,4 кг. ПЛАЗМОТРОН ПРОТИВ МУСОРА 2,2 кг. Меньше всего Б ольшую часть бытового мусора в России вывозят на свалки. Сейчас в стране насчитывается около 15 тысяч легальных свалок, которые, по данным Росприроднад ­ зора, занимают 4 млн га — это примерно территория всей Швейцарии или две Словении. По данным Министерства природных ресурсов, перера ­ батывают только 8% отходов. Если количество производи ­ мого нами мусора будет расти с такой же быстротой, то уже в 2050 году свалки займут 1% территории России. Поэтому одной из основных проблем современного общества явля ­ ется переработка отходов. семи уже ведутся работы по увеличению мощности. В 2022 году истекает срок эксплуатации самого большого полиго ­ на Липецка — «Центролита». Как избавиться от мусора? Эту проблему нужно решать уже сегодня, над ней работа ­ ют специалисты Липецкого государственного техническо ­ го университета. Обеспечить эффективное уничтожение отходов можно только при высоких температурах в камере сгорания — от 1500-2000°С. В традиционных печах сгора ­ ют далеко не все вещества. Существующие электродуговые плазменные установки имеют ряд недостатков, таких как сложность регулирования производительности плазмы, сложность конструкции, высокая стоимость конечного предприятия по переработке отходов. 6 Швейцарские пионеры В небольших европейских государствах этот острый вопрос решается уже на протяжении долгих лет с приме ­ нением различных подходов, одним из которых является строительство заводов по сортировке и переработке мусора. Чаще всего для утилизации используют сжигание мусора, но это небезопасно: горящий пластик выбрасывает в атмо ­ сферу вредные для всего живого химикаты. Перспективный подход в этой сфере — применение эффективных установок, с помощью которых возможно получать высокие темпера ­ туры, ведь только при высоких температурах идёт полное сжигание мусора. Эти устройства необходимы, например, для перера ­ ботки бытовых, промышленных и техногенных отходов дожигания газов, восстановления поверхностей деталей посредством наплава, восстановления металлов из оксидов, и многих других. Пионером в этой области стала швейцар ­ ская фирма MGC Moser — Glaser, которая в начале 1990-х внедрила в городе Мюттенц установку для высокотемпе ­ ратурного уничтожения отходов с производительностью 1 000 кг в час. В электроплазменных установках для ути ­ лизации отходов электрическая горелка постоянного тока нагревает материал. Из-за высокотемпературного нагрева уничтожаются токсичные и органические вещества. В ре ­ зультате образуются газообразные отходы, направляемые на дальнейшую переработку, и шлак. Сжечь дотла В Липецкой области проблема с утилизацией мусора стоит достаточно остро. Ежегодно жители региона произ ­ водят 400 тысяч тонн бытового мусора. Из 17 полигонов на Эксперимент ЛГТУ Результатом работы учёных ЛГТУ стала эксперимен ­ тальная установка, которую в перспективе возможно при ­ менять для утилизации отходов или для восстановления поверхностей металлических деталей. Разработанная уста ­ новка позволяет получать рабочую температуру от 1 000 до 4 000°С. Среди основных преимуществ перед прототипами: • модульность конструкции, которая упрощает монтаж и пусконаладочные работы; • применение инновационных электродов, способству ­ ющих непрерывному длительному горению; • отсутствие жёстких требований к предварительной сортировке отходов; • полная экологичность процесса уничтожения отходов; • значительное уменьшение стоимости конечного перерабатывающего предприятия. Из-за высоких рабочих температур для обеспечения требований безопасности в состав оборудования установки входит специальный комплект слежения за показаниями качества сетевой электрической энергии и перебоями в сети подачи, позволяющий при возникновении недопустимых условий эксплуатации установки отключить её. Также си ­ стема позволяет оценить влияние установки высокой мощ ­ ности на промышленную электрическую сеть. Экологичная мусоропереработка Проведённые исследования позволили создать рабо ­ тоспособные конструкции плазмотронов, на которые по ­ лучены три патента на изобретение и патент на полезную модель. Созданы и исследованы блоки, обеспечивающие 11 Экспериментальный плазмотрон ЛГТУ работу электродугового плазмотрона в заданных режимах с возможностью регулирования потока плазмы, её темпера ­ туры и расхода на выходе плазмотрона. Эти исследования помогут упростить производство электродуговых устано ­ вок, снизить их стоимость, сократить загрязнение окружа ­ ющей среды и решить важную задачу импортозамещения высокотехнологичных установок в регионе. Электрическая часть установки была создана исследо ­ вателями на компонентном уровне и доведена до отлажен ­ ного, законченного технического решения. Конечная цель исследователей — создать на территории Липецкой области производство по экологически чистому уничтожению отхо ­ дов с приемлемыми расходами на конструирование и под ­ держание перерабатывающих установок. Это в значитель ­ ной мере улучшит экологическую обстановку в регионе, сократит использование полезных территорий под склады мусора. Учёные рассчитывают, что их опыт может быть мас ­ штабирован и в скором времени экологичные мусоропере ­ рабатывающие производства могут появиться в различных регионах нашей страны. Текст: аспирант ЛГТУ Владимир Пикалов Фото автора и с сайта manufacturing-today- europe.com