От костра до завода: Как появились мусоросжигательные заводы

1 декабря 2017 . 12:02

Очевидно, что с начала времён, по крайней мере, времён существования homo sapiens на Земле появлялся мусор. Появлялся регулярно и постоянно, другое дело, что вопрос “а куда девать эти тонны?” попал в разряд “горячего” относительно недавно.

Почему недавно?

Все довольно просто: мусора стало в сотни раз больше. И это никакое не преувеличение и даже эти цифры могут быть заниженными. С начала научно-технической революции в Англии конца 18 века и до современной эпохи глобализации-масс-маркета число мусора росло пропорционально числу материалов и новых продуктов-товаров. Слою из мусора, которым с лихвой можно укрыть всю планету, да еще и в несколько раз, всего-то 100 лет.

Это не значит, что 19 век был золотым для Земли, а сейчас все плохо, если ни сказать ужасно. Все дело в том, что мы потребляем и используем в повседневном быту: раньше это были продукты природного происхождения, которые, если не утилизировались в домашней печи, то попросту перегнивали в почве.

в начале 19 века в Вене
появляются первые
свидетельства
о централизованной
утилизации отходов

Сегодня мы ежедневно выбрасываем в мусорное ведро одноразовые бутылки (в том числе и стеклянные), упаковочную тару, стейч-пленку от упаковки, пакеты для покупок, салфетки, бумажные полотенца - это из ежедневного. Добавьте сюда еще батарейки, лампочки, металлическую мелочь вроде гвоздей-болтов, старые носки и другие текстильные изделия - и вот перед вами мусорный винегрет, который уже нельзя так просто взять и сжечь в костре или на мусоросжигательном заводе. Тем более, никакой пластик или пальчиковая батарейка не превратятся в полезный для почвы перегной - наоборот, они еще пару сотен лет будут отравлять эту самую почву (а с ней и грунтовые воды).

А как же с мусором справлялись наши предки?

Все довольно просто: мусор отправлялся на розжиг домашних очагов или в костры - польза 2/1 - и экономия топлива, и избавление от мусора. В отличие от города, в сельской местности сжигали не все: кое-что из остатков пищи шло на корм скоту, кое-что - на удобрения. Но так было не всегда.

Как пишет Катрин де Сильги, автор труда “История мусора. Краткий курс”, долгое время европейские столицы буквально утопали в отходах. Правда, в центре работы Катрин - Париж, самый грязный город мира до начала 20 века. Представьте себе, но впечатляющие сцены из исторических кинофильмов про борьбу мушкетеров и гвардейцев кардинала, где герои сражаются по колено в грязи, правда. Никакая это не грязь, друзья, а опорожненные ночные горшки французов в перемешку с конским навозом и остатками вчерашнего ужина жителей французской столицы. Так на свет появились, кстати, ботфорты и широкополые шляпы: первые выполняли понятно какую функцию, а вот шляпы защищали голову и гардероб от внезапного “сюрприза” из окна дома какого-нибудь добропорядочного буржуа. Неправильно будет сказать, что власти не обращали внимание на творящееся безобразие: периодически в городах Европы пытались организовать то полноценную гильдию мусорщиков, то хотя бы организованный сбор мусора. Но, как завещал еще Маяковский, вырастет из сына свин, если сын свиненок, поэтому многочисленные попытки ни к чему не приводили. Первые свидетельства о централизованной утилизации отходов появляются лишь в начале 19 века в Вене, где с граждан взимали плату, пропорциональную объему сданных отходов - от объемов и платы зависела оплата услуг мусорщиков, которые жгли и жгли мусор на городских свалках. Зрелище удручающее, а уж запах...И вот поэтому англичане, которые всегда были впереди планеты всей в смысле технического прогресса, решили придумать и сконструировать нормальную мусоросжигательную установку. Так, в 1874 году в Ноттингеме, на малой родине Робина Гуда, автономные мусоросжигательные установки при мануфактурах заменяют настоящим мусоросжигательным заводом. Этого требовало и передовое английское законодательство: еще с 13 века британские власти ограничили свободу мусоросжигальщиков. В Ноттингеме же засвидетельствованы первые попытки переработать мусор в энергию (отходы стали использовать для розжига установки), что объяснимо, ведь перед сжиганием мусор сортировали на полезные и неполезные фракции. А еще в Ноттингеме английские инженеры опробовали первую установку на основе парового двигателя, где топливом служил все тот же мусор.

Вместе с английскими переселенцами технология эмигрирует в США, где быстро адаптируется местными инженерами, и в 1880-м в Нью-Йорке появляется первый американский мусоросжигательный завод. С Америки же началось распространение и других сжигательных установок, в каждом отдельном многоквартирном доме с населением более, чем 4 семьи. Эти установки напоминали современные мусоропроводы, только вместо мусорного бака отходы попадали прямиком в воронкообразный бункер печи, где постоянно поддерживалось горение. В Чикаго мусороприемники уменьшили объемы отходов ни много ни мало на целых 35%, что стало настоящим прорывом, правда, существовало одно но, которое перечеркнуло все успехи инженеров: трубы, по которым мусор попадал в печь, были не герметичными, и дымовые газы просачивались в жилые помещения.

Кроме того, между агрономами и гигиенистами разгорелась настоящая война. Первые считали, что неправильно сжигать полезные фракции, которые пригодились бы для производства удобрений; гигиенисты по понятным причинам, напротив, ратовали за установки. Особенно серьезный скандал разгорелся недалеко от Парижа, в Жавеле в 1893 году при строительстве мусоросжигательного завода. На некоторое время агрономам все же удалось победить, и отходы начали сортировать: полезная для сельского хозяйства органика отправлялась в деревни, а остальное сгорало в огне. Однако со временем от этой практики отказались, потому что до пункта назначения отходы приезжали уже в непотребном виде, вместе с мусором путешествовали грызуны, известные переносчики заразы, и в деревнях начинались эпидемии.

В 1896 году система утилизации отходов во Франции меняется, обязательным этапом становится измельчение мусора, и в Сент-Уане строится первый мусоросжигательный завод с измельчающей машиной. Такие же предприятия вскоре появятся и в других пригородах Парижа: Иссе-ле-Мулино, Роменвили и Ирви. А в 1906 году гигиенисты, считавшие, выступавшие за повсеместное внедрение сжигания мусора, одерживают верх: власти республики разрешили сжигать любые отходы.

Поначалу мусоросжигательные заводы работали на мазуте или каменном угле, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры и равномерное прогорание отходов. Но изобретение в 1930-м году сотрудниками компании “Von Roll” печи с грилем сильно упростило эту задачу, и инженерное оборудование заводов по всей Европе обновилось на усовершенствованные печи. “Von Roll” - это предок современной Hitachi Zosen Inova; свою первую полноценную ТЭС, работающую на энергии из сжигаемого мусора, они построили в далеком 33-м году в голландском Додрехте. Предприятие стало настоящим технологическим прорывом, опыт “Von Roll” перенимали все европейские компании, и сотрудники “Von Roll” с удовольствием им делились, что само по себе достойно внимания.

Это в наш век глобализации международное сотрудничество - норма, а в 40-х, когда технологическая гонка только-только набирала обороты, поведение руководства “Von Roll” вызывало, мягко говоря, недоумение. Но факт остается фактом: швейцарцы были в авангарде технологического прогресса в борьбе с бытовым и промышленным мусором. Сотрудники “Von Roll” первыми же догадались использовать изобретение русского химика Николая Дмитриевича Зелинского угольного противогаза, в котором активированный уголь работал как абсорбент. Так появилась первая система очистки дымовых газов, конечно, еще довольно примитивная и несовершенная, но для первой половины 20 века она стала настоящим прорывом.

1 500 заводов по термической переработке отходов
уже работают сегодня в мире

Секрет успеха таких крупных компаний, как “Von Roll” даже не в собственной лаборатории и постоянных технологических открытиях, чему, конечно, способствовал общий научный подъем в Европе и мире. “Von Roll” и другие крупных корпораций в этой сфере (например, “Veolia Energy Environment”) всегда были открыты для международного сотрудничества. Фраза кажется избитой в наш век глобализации, а в 30-х, когда Европа находилась в состоянии беспрерывной научно-технологической гонки, такой подход был минимум необычен. К 60-му “Von Roll” открывает первые офисы в Германии и Японии, а в 66-м - во Франции и Швейцарии. К концу 60-х во Франции насчитывалось несколько десятков заводов по всей стране; еще больше - в Англии и Германии, где половина предприятий работали на прием исключительно промышленных отходов.

Если в Европе отходы утилизировали в основном централизованно, то в США вплоть до 1960-го года по-прежнему эксплуатировали автономные мусоросжигательные установки образца 19 века, а на мусоросжигательные заводы, в основном, отправлялись отходы крупного промышленного производства. Все изменилось вместе с введением первого в истории Америки “мусорного закона” (Solid Waste Disposal Act), обязывающим жителей Штатов сортировать мусор и сдавать его на утилизацию. Затем мусор отправлялся на заводы, где сжигались только несортированные фракции - прообраз современных МСЗ. Лишь в 75-м в Америке начинается обновление технологической базы мусорной отрасли, “Von Roll” открывает свой первый офис и строит несколько первых в Америке ТЭС, функционирующих на основе технологии waste-to-energy. Так концепция мусоросжигания стала распространяться по стране, и к началу 90-х годов 20 века в США насчитывалось уже около 35 заводов - правда, немного, по сравнению с Европой.

В США, несмотря на небыструю экспансию технологии мусоросжигательных заводов, совершили 2 значимых для отрасли изобретения: были открыты способы нейтрализации диоксинов и установлена температура распада опасного соединения.

Оба открытия произошли на фоне печальных событий - Вьетнамской войны - американские химики обнаружили, что при температуре выше 750°C опасный углеводородный полимер распадается на простые составляющие, которые легко нейтрализовать. Эту технологию затем стали использовать на заводах “Von Roll” по утилизации мусора: отходы сжигали при высоких температурах в 850°C, а выделявшийся CO2 гасили известью. После активированный уголь абсорбировал (собирал на себя) все ядовитые элементы, вроде тяжелых металлов, и нейтрализовал действие кислот. Процесс уже практически превратился в современную технологию фильтрации дымовых газов на заводах по переработке мусора в электричество и тепло и других промышленных предприятиях.

Однако ученым никак не удавалось решить главную проблему сжигания - образование диоксидоподобных соединений, группы полихлорированных полициклических соединений, которые образуются даже в обычном костре, и возникли опасения, что мусоросжигательные заводы станут “фабрикой диоксинов”.

250 заводов по термической переработке отходов начинает строительство каждый год

Особенно активно токсины изучали немецкие ученые Генрих Гофман и эмигрировавший в Штаты во время Второй Мировой войны Карл Шульц. Они установили, что при температуре до 750°C диоксины действительно остаются в неизменном состоянии, а температура от 200°C до 350°C действует как катализатор, способствуя более активному образованию токсина. Но при температуре выше 850°C диоксины распадаются на более простые углекислый газ и хлор, нейтрализовать которые гораздо проще. А чуть позже опытным путем выяснили, что выдерживание газов при более высоких температурах, достигающих 1250°C, может полностью нейтрализовать токсины.

Сначала технологию опробовали на нескольких экспериментальных заводах, а после принятия Директивы Европейского Парламента и Союза 2000/76/ЕС “О сжигании” новое оборудование, позволяющее утилизировать отходы при таких высоких температурах, установили на всех действующих мусоросжигательных заводов.

В нашей стране централизованное мусоросжигание появляется только в 1972 году, в основном советский мусор отправлялся на полигоны ТБО, где гнил еще долгие десятилетия (и гниет до сих пор). В 72-м году в восьми крупнейших городах советов, по специальному распоряжению Совета Министров РСФСР, были построены мусоросжигательные заводы, которые приняли на себя основную “мусорную” нагрузку. Однако принятая уже в Европе и Америке на вооружение система газоочистки на этих заводах не применялась, поэтому в радиусе нескольких километров вокруг таких МСЗ не строили ни жилье, ни объекты социального назначения: школы, ДК и пр. С развалом СССР большинство из этих предприятий были закрыты, а Россия осталась с устаревшими ядовитыми полигонами ТБО, которые к нашим дням превратились в обычные свалки - источники диоксинов и других токсичных соединений. Очевидно, что нам требуется эффективная и безопасная технология для срочной реорганизации отрасли обращения с отходами, поэтому стране необходим проект “Энергия из отходов”.

Сегодня в мире уже работают 1 500 заводов по термической переработке отходов, а каждый год начинается строительство 250 заводов (согласно официальному сайту проекта “Waste to Energy International”), причем строятся все более мощные предприятия. К 2020 году будет запущен в работу завод Shenzhen East, который сможет принимать до 1 млн тонн отходов в год! Это колоссальная цифра, и 20 лет назад, когда проект “Waste to Energy” лишь начинал активно развиваться, люди не могли и представить себе такие объемы. Однако это лишь начало эпохи экологически чистой энергии в Китае, и руководство страны уже обсуждает пролонгирование сотрудничества с датским бюро “Schmidt Hammer Lassen arch.”, которое разрабатывало архитектурный проект для Shenzhen East. В Дании уже в конце этого года появится еще один необычный проект: мусоросжигательный завод с лыжным склоном на крыше - а заводы Фриденсрайха Хундертвассера в Осаке и Вене считаются культурным наследием и не только успешно перерабатывают мусор в электричество и тепло, но и принимают экскурсантов. Это неудивительно: с 2000-го года, после публикации Директивы Европейского Парламента и Союза “О сжигании” (2000/76/ЕС), технология термического обезвреживания и очищения дымовых газов была усовершенствована инженерами и учеными, поэтому современные МСЗ полностью безопасны и для окружающей среды, и для человека.

Читать далее
Раздельный сбор в Московской...

Мы встретились Заведующей кафедрой экологического мониторинга и прогнозирования, руководитель программы магистратуры РУДН «Рециклинг отходов производства и потребления» Харламовой Мариной Дмитриевной. Предмет обсуждения – планы «РТ-Инвест» по внедрению комплексной системы обращения с отходами.

27 Апреля 2018
Всё о шлаке и летучей золе

Очередной выпуск программы «Среда с Петросяном» вышел в эфир из Вены, где сейчас проходит Международный форум Waste-to-Energy. И как раз в среду состоялся симпозиум по путям удаления, переработки и...

05 Октября 2018
Школа раздельного сбора

Очередной выпуск программы «Среда с Петросяном» получился не совсем обычным. Это запись открытого урока, который прошёл на фестивале «Наука 0+». Наш эксперт Валерий Петросян отвечал на вопросы. Но...

18 Октября 2018
Сообщение