Метан – ценный энергетический ресурс и в то же время – загрязнитель окружающей среды. Максимальное использование CН4, образующегося в ходе разложения на свалках ТБО, позволяет улучшить состояние окружающей среды, и получить энергию, которую можно использовать для решения различных задач. Улавливание CН4 со свалок ТБО помогает уменьшить неприятные запахи и другие опасные последствия его образования.

По данным Агентства по Охране Окружающей Среды США (US EPA) муниципальные свалки ТБО – самые крупные антропогенные источники CН Например, в США они составляет примерно 24 % от всех антропогенных эмиссий CН4 (табл. . На закрытых и открытых свалках ТБО образование газа протекает в условиях аэробного и анаэробного разложения различных веществ. Метан образуется при анаэробном разложении органики. Количество образующегося CН4 зависит как от качественного состава ТБО и содержания в них воды, так и от дизайна свалок и методов их управления (фото). Газ, образующийся при разложении ТБО, состоит примерно на 50 % из CН4, основного комп. природного газа, на 50 % из двуокиси углерода (CO , и небольшого количества прочих органических веществ.

В настоящее время уже разработаны различные способы улавливания и использования CН4 со свалок ТБО. есть несколько путей утилизации CН4 для получения энергии. Типичные проекты включают в себя выработку электроэнергии с последующей ее подачей в систему электроснабжения, прямое использование CН4, когенерацию и использование CН4 в качестве альтернативного топлива.

Проекты по получению энергии из метана получили свое развитие в конце 70-х годов. В 1994 году в США была введена программа, направленная на разработку и внедрение проектов, позволяющих конвертировать CН4, образующийся на свалках ТБО, в энергию. С тех пор количество таких проектов постоянно растет. В декабре 2004 года в США уже действовало около 380 проектов по выработке электроэнергии из CН В Америке есть так же примерно 600 потенциальных свалок ТБО, где проведение подобных работ может быть экономически эффективно ( .

Действующие проекты обеспечили получ. электроэнергии в объеме 9 млрд. кватт-часов, и предоставили 2 млрд. кубометров газа различным потребителям. Эффект от конвертирования CН4 в энергию соответствует посадке примерно 8 млн. гектаров леса, предотвращению использования 150 млн. баррелей нефти, предотвращению эмиссии СО2 от 14 тыс. машин или же использованию 325 тыс. вагонов угля.

В США производство электроэнергии из CН4 составляет примерно две трети от всех проектов по его использованию. Применяются разнообразные методы получения энергии из метана. Электроэнергия может потребляться либо непосредственно на месте, либо подаваться в систему линий электропередачи. Способы получения электроэнергии включают в себя использование двигателей внутреннего сгорания, турбин, микротурбин, двигателей внешнего сгорания, топливных элементов, органического цикла Рэнкина. Среди этих технологий в настоящее время доминируют двигатели внутреннего сгорания (более 200 проектов) и турбины (около 40 проектов), микротурбины (примерно 20 проектов) применяются на свалках небольшого размера. Такие технологии, как использование двигателей внешнего сгорания, цикла Рэнкина и топливных элементов пока так же находятся в стадии разработки.

Прямое использование CН4 для преобразования преимущественно в тепловую энергию производится при помощи бойлеров, сушильных установок, печей для обжига и т.д., что позволяет избежать потребления ископаемого топлива для этих целей. CН4 используют напрямую и для выпаривания сточных вод.

При когенерации – совместном производстве тепла (т.е. пара или горячей воды) и электроэнергии повышается эффективность использования CН Газ со свалок ТБО может доставляться и непосредственно в систему газопроводов природного газа или же конвертироваться в топливо для транспортных средств в виде сжатого природного газа. В настоящее время уже проводятся разработка и внедрение ряда проектов по использованию сжиженного газа и метанола, получаемых на основе газа со свалок ТБО.

Существует несколько причин, по которым правительство США заинтересовано в развитии проектов по конвертированию CН Во-первых, многие проекты, направленные на получ. энергии из CН4, сулят экономическую выгоду. Определено, что их осуществление на всех свалках-кандидатах ( позволило бы полностью обеспечить энергией один миллион индивидуальных домов. Также было подсчитано, что для того, чтобы проект по конвертированию CН4 в энергию был экономически привлекателен, стоимость за полученное электричество не должна превышать 0,04 долл. за кватт-час. Более того, оптимальная величина субсидий, направляемых в эту область, не должна составлять более 0,0085 долл. за кватт-час, что примерно на 40 % ниже, чем ныне действующие налоговые льготы в 0,015 долл. за кватт-час.

Во-вторых, такие проекты позволяют существенно снизить степень загрязнения воздуха. В-третьих, разрушение CН4 снижает выбросы парниковых газов в атмосферу (CН4 представляет собой более сильнодействующий парниковый газ по сравнению с СО . Наконец, в ходе разработки и проведения этих проектов создаются новые рабочие места и укрепляется местная экономическая база.

Проведение подобных проектов также выгодно и владельцам свалок, так как это снижает штрафы за выбросы CН4 в атмосферу, налагаемые USEPA. Как видно из табл. 1, только за одну декаду эмиссии метана со свалок в атмосферу снизились со 172,2 до 131,2х1012 г CO2-эквивалентов (1993 и 2003 гг., соответственно), т.е., на 24%.

В штате Мэриленд одна из школ решила принять участие в проекте по сбору и утилизации CН4 от находящейся неподалеку свалки. Школа заплатила 175 000 долл. за сооружение 1200-метрового трубопровода м. свалкой и бойлерами в школе. владелец свалки предоставил бесплатно весь CН4, отводимый со свалки. Предполагается, что затраты школы снизятся на 40000 долл. в год, а проект полностью окупится примерно через 5 лет.

Правительство США продолжает принимать активное участие в развитии энергетики на основе CН4 и постоянно вводит новые законодательные меры, способствующие внедрению проектов по конвертированию CН Так, 8 августа 2005 года был принят новый закон, регулирующий политику в области энергетики. В рамках этого закона повышаются налоговые льготы (до 1 января 2008 года), и предоставляются кредиты, гранты и займы за использование газа со свалок. В соответствии с этим законом правительство обязано закупать по-крайней мере 3 % полученной из отходов энергии в период с 2007 по 2009 г.г., 5 - в период с 2010 по 2012 г.г. и 7,5 % - после 2013 г.

Промышленный и коммерческий сектора также принимают активное участие в разработке и внедрении проектов на основе CН Так, компания БМВ предполагает получить экономическую выгоду от участия в таких проектах в размере одного млн. долл. в год, Дженерэл Моторс – более пяти млн. долл. год, а Центр Управления Полетами НАСА - более 400 тыс. долл. в год.