Обогрев, электрификация и топливо на метановой основе
Органические составляющие отбросов, прежде всего пищевые и растительные остатки или бумага, подвержены биоразложению. Оно протекает анаэробно (вне контакта с кислородом), при этом выделяется биогаз, состоящий из метана и двуокиси углерода — двух газов, особо ответственных за усиление парникового эффекта и разогрева атмосферы нашей планеты. В биогазе содержится еще и сероводород, знакомый всем по запаху тухлых яиц. Ради безопасности и охраны окружающей среды всегда предусматривается оборудование для уловления из отвалов биогаза, его транспортировки и либо сжигания в факелах, либо — что теперь делается все чаще — преобразования в топливо.
Свалки очень долго переваривают органические вкрапления. Они начинают продуцировать биогаз через полгода-год после их консервации. Их производительность зависит от состава и скорости биоразложения компонентов, а также от насыщенности бактериями и соблюдения условий, благоприятствующих биосинтезу. Считается, что тонна отбросов дает от 120 до 240 кубометров биогаза, но требуется около двадцати лет, чтобы добыть три четверти его потенциального объема (в биореакторах — быстрее. См. об этом в главе «Свалки, как элемент пейзажа»). Производящие метан бактерии, ответственные за получение биогаза, довольно капризны: за два-три года они легко разлагают то, что без затруднений поддается ферментации, а затем годами переваривают прочие органические остатки. А кроме того, эти микроорганизмы не выносят присутствия кислорода, любят повышенную влажность и чувствительны к температурным колебаниям.
Существуют две системы добычи биогаза: одна для свалок, уже законсервированных, другая — для тех, чье заполнение еще не завершилось. В первом случае прибегают к системе шпуров, соединенных горизонтальными трубопроводами, а в свалках, еще эксплуатируемых, применяют систему дегазации, монтируемую по мере накопления отбросов: это система вертикально поставленных бетонных воздуховодов с перфорированными стенками, вверху соединенных в единую газопроводную магистраль.
После очистки метан имеет состав, близкий к природному газу. Сжигаемый с целью получения тепла в котлах, он пригоден для поддержания надлежащего температурного режима в жилищах, учреждениях и цехах, а также в парниках и на фермах для разведения водных животных и растений. Также он продается компаниям, производящим электроэнергию. Одна английская фирма, производящая топливные брикеты, уже с 1970 года использовала метан, производимый на свалке, заменив им каменный уголь. Сегодня и в Алабаме работает цех по производству брикетов, также использующий газ со свалки: он позволял сэкономить до 40% электроэнергии и обещал через десять лет полностью компенсировать все энергозатраты. Метан также добавляется там в газовые смеси для отопления жилых помещений и учреждений.
В 2006 году на 425 свалочных площадках США подобные установки позволяли снабжать электричеством 780 000 жилищ и отапливать 518 000. Перемещаемый по трубопроводам, метан впрыскивается в газовую смесь, питающую газовые плиты и т. п. устройства. Эти проекты осуществляются при поддержке и практическом содействии экологических организаций.
На свалке под Лос-Анджелесом (Палое-Вердес), эксплуатируемой с 1975 года, 20 миллионов тонн бытовых отходов выделяли до 50 000 кубометров биогаза в день. Местная компания, занимающаяся газификацией, очищает и сжижает этот биогаз, а затем отправляет его в 3500 жилых домов. После закрытия этой площадки в 1980 году производство газа снизилось. Свалка, также открытая в Калифорнии (Пуэнте-Хиллз, 1987), несколько лет снабжала электричеством 70 000 домов. Притом часть биогаза, превращенного в сжиженный газ, служила для работы автомобильных двигателей. Метан — экологичное топливо, но его очистка и сжижение стоят отнюдь не дешево.
Использование получаемого газа приносит тем больше выгоды, чем больше свалка, где он добывается, поскольку это позволяет прибегать к эшелонированной экономии. Во Франции только несколько коммун (одна из них — Вер-ле-Гран в Эссоне) решились использовать биогаз как источник энергии. Долговременные перспективы здесь представляются весьма смутными с тех пор, как законы предписывают удаление органических включений из отходов, идущих в отвалы. Однако это могло бы способствовать развитию технологии биореакторов и увеличить объемы производимого биогаза (см. об этом в главе «Свалки, как элемент пейзажа»).
Метан извлекается из отбросов и фабричным способом. В герметичных биореакторах ферментируемые фракции (в беспримесном виде или в смеси с прочими органическими отходами) обогащаются метаном. В таких реакторах обрабатываются компоненты, уже прошедшие предварительный разбор, или фракции, прошедшие механическую сортировку. В былые времена такой производственный процесс применялся для дезинфекции, дезодорации и стабилизации жидких остатков очистных операций, теперь же к нему прибегают и при обработке твердых включений. Такие работы проводились с 1970-х годов в Помпано-Бич (во Флориде), а с 1988 года — в Амьене. Емкости для обработки отходов (так называемые «биодигесторы») устанавливаются во многих местах. В Германии или Дании, например, они давно обрабатывают смеси, включающие отходы животноводства, остатки пищевых продуктов и органические фракции бытовых отбросов.
В Кале тоже действует установка по переработке биологических компонентов отбросов и выработке электроэнергии из получаемого газа. Подобное же предприятие в 2007 году запущено в Лилле. Оно призвано ежегодно потреблять 100 000 тонн отбросов, прошедших двухэтапную сортировку (собираемых в отдельные емкости и затем разбираемых уже в специальных цехах). Эти объемы мусора включают в себя предварительно измельченные и компостированные пищевые отбросы индивидуальных домовладений и предприятий общественного питания, а также растительные остатки, которые поставляют 650 000 окрестных жителей. В автоклавах их доводят до температуры 57°C и выдерживают около двадцати дней — срок, за который в емкостях образуются почвенный субстрат и биогаз. Субстрат затем подвергается шестинедельному дозреванию, после чего идет на торги как удобрение. Биогаз же проходит предварительную очистку и подается в трубопроводную магистраль, обслуживающую около сотни городских автобусов. В конечном счете весь городской автобусный парк предполагается перевести на метановое топливо. Такой тип обработки отходов сулит много разнообразных преимуществ, но пока остается довольно дорогостоящим, не говоря о том, что и твердый субстрат в качестве удобрения с трудом находит потребителей.
Таким образом, биогаз из отбросов частично решает и проблему горючего. По сравнению с бензином он обладает целым букетом преимуществ: меньше дыма, выделяемого в атмосферу, отсутствие окислов серы и азота, а также менее шумно работающие двигатели. Лилль участвует в предварительных работах по обкатке этих технологий, запускаемых объединением «Биогазмакс», поставившим себе целью замену бензина и природного газа как горючего для двигателей муниципального автопарка на топливо, полученное из биогаза. Филиалы этой фирмы действуют в Стокгольме, Риме, Берне, Гарлеме и Гётеборге.
Уже давно исследователи пытаются преобразовать отбросы в горючее. Немцы, к примеру, пробуют отладить старую (еще времен последней мировой войны) технологию выработки бензина из каменного угля, но обрабатывать с ее помощью не уголь, а полимеры. В результате такой обработки длинные молекулярные цепочки расщепляются для получения жидких или газообразных углеводородов. С помощью пиролиза (медленного расщепления без контакта с кислородом воздуха) при температуре 700–800°C пластмасса разлагается. В других странах, например североамериканских, существуют производства подобного типа, но там удается обработать только пластмассу, полученную после сортировки мусорной массы, а токсичные отходы остаются. Все это мешает прогрессу во внедрении схожих методик.
А вот различные пластические материалы, употребляемые при упаковке товаров, перерабатываются без особых проблем. Правда, за исключением поливинилхлорида. Многообещающей представляется новая технология, разработанная индийским инженером Раджавендрой Рао, которому удалось при посредстве катализаторов преобразовать отбросы в кокс, сжиженный газ или горючее без выделения токсичных отходов. Его новаторская технология удостоилась премии у него на родине, и теперь ее разрабатывает одна нидерландская фирма. Данную технологию приобрел ряд заводов в Германии и Италии, с ее помощью они стали производить керосин для тепловых электростанций. Альтернативные же разработки, связанные с пиролизом, термообработкой и газификацией для выработки сжижаемого газа, напротив, еще не вышли из рамок экспериментальных проектов.
ПРЕКРАТИТЬ РАСТОЧИТЕЛЬСТВО, СОРТИРОВАТЬ ВСЕ!
Долгое время призывы производить первоначальный сбор отходов в раздельные емкости считались пустой тратой времени, а задача сортировки собранных отбросов не рассматривалась как бесперспективная. Сменялись эпохи, а парижане, побуждаемые властями помещать отходы в разные емкости, снова и снова упорно уклонялись от этой обязанности. Тексты законов оставались мертвой буквой, как, например, указ 1782 года, предписывающий тем, «кто имеет у себя строительный мусор, черепки, бутылочный бой, оконное стекло, битые зеркала или старое ненужное железо, собирать их в отдельные корзины, чтобы на улице складывать в особые кучи отдельно от прочих отбросов, так, чтобы с указанными отбросами они не смешивались». Подобный же рескрипт выходил и сотню лет спустя, когда префект Пубель предписал сортировку выкинутого и откладывание в отдельную корзину осколков посуды, стекла, горшечных черепков и устричных раковин. Но и это предписание 1884 года никогда не исполнялось.
На американском континенте в ту же эпоху подобные начинания администрации, нередко подкрепляемые угрозой штрафов, столь же неуклонно не давали результатов. В Бруклине, например, в частных домах сортировка отходов была обязательной, и за нерадивость полагался штраф или месяц тюрьмы. Но жители, не устрашась указанных мер, послушания не проявляли.
В середине XX века мировая экономика усвоила изобретенную в США сразу после войны новую ориентацию, связанную с так называемым плановым устареванием покупаемых товаров, таких, как бритвенные принадлежности, авторучки, платки, столовое и постельное белье, посуда и т. п. Подспудным соображением, диктующим перемены в образе действия, был следующий довод: чем охотнее мы заменяем старые вещи новыми, стимулируя таким образом их производство, тем удобнее их потребление. Однако такая стратегия не касается основных объемов мусора. Житель США или западный европеец оставляет после себя 600–700 кг отбросов в год. Каждый француз выбрасывает в день около килограмма отходов (вдвое больше, чем в 1960-м, и в десять раз больше, чем сто лет назад). На треть они состоят из упаковок и на четверть из органики, так или иначе поддающейся вторичной обработке.
Мусорные баки наших процветающих и отнюдь не бережливых сообществ представляют собой хранилища материалов, годных для вторичного использования: «рогов изобилия вторсырья», как шутят жители Квебека, предложившие заменить общество потребления «сообществом сторонников консервации». Последнее определение, пущенное в ход еще в 1973 году, предполагает, что сохранение ресурсов, вызванное изменением поведения жителей, должно позволить им уберечься от пороков неумеренного потребительства.
Экспансия новых экономических технологий и упорядочение сбора упразднили ремесло былых мусорщиков. Но за последние годы сбор и обработка вторсырья из бытовых отходов вызывают всплеск общественного внимания. Производятся попытки утилизации упаковок из бумаги, картона, пластика, стекла и металла. Все это представляет собой значительный сегмент вторсырья, годного для производства новых упаковок. После многолетних попыток увильнуть от этой заботы жители западных городов вынуждены смириться с необходимостью сортировки отбросов.
Теперь все чаще применяется сбор в раздельные емкости, и сортировка становится чем дальше, тем тоньше.
Ведь чем более отходы сегментированы и приспособлены к раздельной утилизации, тем удобнее извлекать из них вторсырье, тем значительнее уменьшаются их конечный вес и объем. В Германии выделяют до семи категорий отбросов, из коих пять изымаются при обходе жилищ «от двери к двери»; среди них бумага и картон, полиэтиленовые пакеты, остатки, подверженные ферментации, мусор, объемные отходы. Стекло и вредоносные материалы отправляются в особые уличные емкости. Обрабатывающие фабрики способны раздельно принять до пятнадцати типов отходов. В этой стране практикуется возврат пришедших в негодность товаров с гарантированной его оплатой и повторная утилизация бутылок из стекла и пластмассы.
Посте «первопроходческих» разработок масштаб реутилизации отходов неуклонно возрастает. В домашних условиях их ежедневная сортировка и отбор того, что можно использовать повторно, постепенно входят в привычку. У потребителя возникает заинтересованность в том, чтобы содержимое его мусорной корзины соответствовало некоей норме. А возможные его ошибки и последствия его неловкости исправляются в цехах конечной сортировки.