Jedząc i śpiąc wśród śmieci, wietnamski inżynier tworzy pierwszy system przetwarzania odpadów o zerowej emisji

(Dan Tri) - Technologia przetwarzania odpadów „3 nie”: bez spalania, bez zakopywania, bez emisji opracowana przez Wietnamczyków może zamienić odpady w... czarne złoto.

Obszar składowania śmieci w dzielnicy Yen Dung, Bac Giang (stary), był kiedyś bardzo zanieczyszczony, ponieważ został zalany dziesiątkami tysięcy ton resztek śmieci, panował tam silny odór i roiło się od much niczym w rozbitym ulu.

Teraz tej sceny już nie ma.

Zamiast tego jest to fabryka bezdymna i cicha, a mało kto myśli, że w jej wnętrzu trwa cykl przetwarzania śmieci w „czarne złoto”.

Odpady są transportowane przenośnikiem taśmowym do najwyższej pozycji wieży termochemicznej.

Ta transformacja nastąpiła po ponad 6 miesiącach eksploatacji systemu przetwarzania odpadów „3 no”: bez spalania, bez zakopywania, bez emisji, opracowanego, zaprojektowanego i wdrożonego przez grupę wietnamskich inżynierów. Jest to również pierwszy w Wietnamie system przetwarzania odpadów o zerowej emisji.

Sercem systemu jest technologia katalitycznego rozkładu termicznego przy zmiennym ciśnieniu. Zamiast spalania odpadów w wysokich temperaturach powyżej 950 ^stopni Celsjusza, jak w tradycyjnych spalarniach (które emitują wiele toksycznych gazów, takich jak dioksyna i furan), technologia ta wykorzystuje znacznie niższe temperatury (280–320°C) w środowisku beztlenowym (bez tlenu), aby „rozerwać” wiązania w odpadach, co wspomaga ich powolny rozkład bez spalania.

Podstawą systemu jest technologia katalitycznego rozkładu pod zmiennym ciśnieniem.

Ponieważ nie ulega spaleniu, nie wytwarza dymu, drobnego pyłu ani toksycznych gazów. Jest to również technologia przetwarzania, która nie wymaga sortowania odpadów u źródła, co stanowi istotny przełom w kontekście faktu, że ponad 90% odpadów domowych w Wietnamie to nadal odpady zmieszane.

Codziennie system jest w stanie przetworzyć 60–160 ton odpadów, co wystarczy do zaspokojenia potrzeb gminy lub niewielkiego obszaru miejskiego bez konieczności budowy wysypiska.

Cykl przetwarzania odpadów podzielony jest na 6 zamkniętych stref operacyjnych:

1. Odbiór i wstępna obróbka: Odpady wejściowe są pozbawiane materiałów obojętnych, a wilgotność jest równoważona.

2. Piec do katalitycznego rozkładu termicznego o zmiennym ciśnieniu: W tym przypadku odpady poddawane są beztlenowej reakcji termicznej w połączeniu z katalizatorem.

3. Odzysk i przetwarzanie biogazu i biooleju: Gaz syntezowy i bioolej są filtrowane, oddzielane i oczyszczane. Gaz i olej są ponownie podgrzewane do reaktora bez użycia paliw kopalnych.

4. Odzysk i chłodzenie biowęgla: Odpady powstałe w wyniku reakcji przekształcają się w biowęgiel, który jest chłodzony w szczelnym pojemniku w celu zapewnienia bezpieczeństwa i jakości.

5. Oczyszczanie kondensatu: Oddzielenie czystej wody z procesu reakcji i ponowne jej wykorzystanie.

6. Monitorowanie klastra sterowania: automatyzacja całego systemu, sterowanie w czasie rzeczywistym.

Cechą szczególną jest to, że energia wytworzona z odpadów będzie mogła być poddana recyklingowi w celu utrzymania ciepła reaktora, a w przypadku nadwyżki może być sprzedana na inne pola.

Operator systemu przetwarzania odpadów.

Czysty gaz (gaz syntezowy) służy do podtrzymywania ciepła w samym piecu do obróbki. Bioolej może być dostarczany do kotła lub wykorzystywany w przemyśle. Biowęgiel jest wykorzystywany jako paliwo do spalania i wzbogacania gleby. Czysta woda jest odzyskiwana w celu spełnienia norm niezbędnych do funkcjonowania systemu.

Wszystkie produkty wyjściowe są niezależnie testowane w Instytucie Nauki i Technologii Energetycznych i Środowiskowych Wietnamskiej Akademii Nauki i Technologii. Wyniki badań potwierdzają, że spełniają one normy przemysłowe i nie są szkodliwe dla środowiska ani ludzi.

Dzięki elastycznej, modułowej strukturze, technologię tę można powielić w dowolnym regionie lub mieście, od terenów górskich po obszary miejskie, bez konieczności wcześniejszego sortowania odpadów. Każdy moduł może działać niezależnie, jest łatwy w utrzymaniu, oszczędza miejsce i obniża koszty przetwarzania.

Obawy związane z górami wysypisk śmieci zanieczyszczającymi cały region

Stworzenie tego zaawansowanego systemu przetwarzania odpadów to efekt długiego „jedzenia i spania” na odpadach przez grupę wietnamskich inżynierów o różnych specjalizacjach, którzy jednak podzielają troskę o problemy środowiskowe kraju.

Przetwarzanie odpadów jest trudnym zagadnieniem.

Inżynier Pham Quoc Hung, członek zespołu badawczego zajmującego się systemami przetwarzania odpadów o zerowej emisji, wspomina podróże służbowe z północy na południe kraju sprzed 10 lat, które skłoniły zespół do podjęcia decyzji o zagłębieniu się w badania nad przetwarzaniem odpadów.

„Gdziekolwiek pojechaliśmy, wysypiska śmieci piętrzyły się niczym góry i były zanieczyszczone. Pojechałem do Nam Son ( Hanoi ), potem do Dinh Vu (Hai Phong) i wszędzie było pełno śmieci. W wiadomościach z tamtego czasu bez trudu można było zobaczyć informacje o ludziach rozbijających namioty, żeby zablokować ruch pojazdów, bo nie mogli znieść smrodu” – wspominał inżynier Hung.

Grupa podeszła do kwestii przetwarzania odpadów z jasno określonym celem: potrzebne było radykalne rozwiązanie.

Podczas badań naukowcy zdali sobie sprawę, że śmieci to nie tylko odpady, ale także paliwo. Niektóre rodzaje odpadów domowych mają wartość energetyczną równą pyłowi węglowemu Quang Ninha 6, sięgającą 3800–4200 kcal/kg.

„Zrozumieliśmy, że śmieci to nie tylko problem środowiskowy. Śmieci to energia. Śmieci to szansa. Jeśli będziemy odpowiednio traktować śmieci, Wietnam nie tylko rozwiąże problem zanieczyszczenia, ale także rozwiąże problem energetyczny” – analizuje inżynier Hung.

System importu wart miliardy dolarów „bezradny” wobec wietnamskich śmieci

Powołano „radę naukową” składającą się z czterech członków, z których każdy miał inną specjalizację: projektowanie – automatyka, sprzęt, technologia, petrochemia – energia, aby znaleźć rozwiązanie.

Według inżyniera Hunga, największym problemem związanym z odpadami w Wietnamie jest nie tylko technologia, ale również to, że technologia musi być dostosowana do rzeczywistych warunków gospodarowania odpadami w tym kraju. Kraje rozwinięte posiadają system sortowania odpadów u źródła, co pomaga w ich utrzymaniu w czystości, jednorodności i łatwości utylizacji.

W Wietnamie odpady domowe to mieszanka wszystkiego, od żywności, worków nylonowych po cegły, odpady budowlane, a nawet odpady niebezpieczne. Niska wartość kaloryczna, wysoka wilgotność, liczne zanieczyszczenia, łatwo powodują zatkanie i gwałtowne reakcje w piecu. Zastosowanie obcej technologii bezpośrednio utrudnia efektywną obsługę, często powodując zatkanie pieca.

Następne pytanie: Jak radzić sobie ze śmieciami?

Odnosząc się do szeregu światowych modeli, takich jak: amerykańska plazma, niemieckie spalanie fluidalne, japońska obróbka wysokotemperaturowa, grupa inżynierów była przytłoczona nowoczesną technologią. Szybko jednak zdali sobie sprawę, że inwestowanie w nie jest zbyt kosztowne, a koszty przetwarzania są jeszcze wyższe.

Zespół poddał moduł amerykański testom.

Opłaty za przetwarzanie odpadów w USA mogą sięgać nawet 100 dolarów za tonę. Tymczasem w Wietnamie średni koszt przetwarzania odpadów wynosi zazwyczaj zaledwie 15-20 dolarów za tonę. Jeśli używane są maszyny zagraniczne, same koszty operacyjne zrujnują firmę od samego początku.

„Jeśli problemu niesortowanych odpadów nie da się rozwiązać i koszty nie będą na tyle przystępne, aby kraj mógł sobie na to pozwolić, to wszystkie rozwiązania pozostaną jedynie na papierze” – analizuje inżynier Hung.

W toku badań grupa stworzyła własny prototyp modułu do przetwarzania odpadów. Ponieważ jednak nie do końca wierzyła w jego zdolność do „samodzielnego wynalezienia”, zainwestowała miliardy dolarów w moduł wykorzystujący amerykańską technologię do równoległych testów. W rzeczywistości, początkowo większość zasobów i oczekiwań była skupiona na tej zagranicznej technologii.

„Uważaliśmy, że kraje zagraniczne są bardziej rozwinięte, a na pewno lepsze, więc priorytetowo traktowaliśmy technologię amerykańską. W tamtym czasie nie do końca wierzyliśmy w siebie, nie do końca wierzyliśmy w wietnamski wywiad. Ale kiedy zetknęliśmy się z rzeczywistością, zdaliśmy sobie sprawę, że amerykańska technologia jest nowoczesna i dobra, ale nie nadaje się do wykorzystania w Wietnamie” – powiedział inżynier Hung.

System uruchomiono w celu przetestowania przetwarzania odpadów w Yen Dung (starym) pod koniec 2024 r., ale już po kilku miesiącach lokalne odpady szybko wykazały swoją złożoność i „trudność”.

Brak klasyfikacji, wysoka wilgotność, liczne zanieczyszczenia, niska wartość kaloryczna. Maszyny są stale zatkane, a reakcja w piecu jest niestabilna.

„Zdajemy sobie sprawę, że istnieją problemy narodu wietnamskiego, które powinni rozwiązać sami Wietnamczycy. Niech Wietnamczycy poszukają rozwiązań dla siebie” – powiedział inżynier Hung.

Jedz i śpij ze śmieciami, aby przeprowadzić badania, omów każdą śrubę

Ponieważ plan A, angażujący niemal wszystkie zasoby, nie powiódł się, zespół badawczy postanowił „zacząć od nowa” od swojego pomysłu.

Model 3D systemu przetwarzania odpadów o zerowej emisji.

Inżynier Bui Quoc Dung, szef zespołu badawczo-technologicznego, pamięta wyraźnie okres wielu miesięcy, kiedy członkowie zespołu jedli i spali w tymczasowych schronieniach na wysypisku, aby prowadzić badania, dyskutować i eksperymentować.

„Kiedy tu przyjechaliśmy, śmieci piętrzyły się na wysokość 7-8 metrów, odciek był czarny, a muchy roiły się po całym terenie. Ogólnie rzecz biorąc, było okropnie. Pamiętam, że jadłem wtedy na śniadanie kleisty ryż, ale nie mogłem usiąść i go zjeść. Musiałem chodzić podczas jedzenia, żeby muchy się do niego nie przyczepiły.

Inżynier Bui Quoc Dung – szef zespołu badawczego ds. technologii.

Jednak cała grupa jest zdecydowana skupić się na stopniowym remoncie, mieszkając i jedząc z robotnikami” – podzielił się inżynier Dung.

Aby udoskonalić i udoskonalić swój system przetwarzania odpadów, zespół badawczy stanął przed wieloma dużymi problemami do rozwiązania.

Najtrudniejszym problemem jest sposób postępowania z odpadami mieszanymi. To właśnie ta kwestia spowodowała, że ​​wiele technologii przetwarzania odpadów bez spalania zawiodło w Wietnamie.

System opracowany przez grupę to technologia przetwarzania odpadów z wykorzystaniem środowiska termicznego – w skrócie termochemii. Jej istotą jest wykorzystanie reakcji chemicznych zachodzących w środowisku termicznym do rozbicia wiązań organicznych w odpadach. W masie odpadów znajduje się wiele złożonych składników, z których niektóre są bardzo trudne do rozdzielenia, dlatego konieczne jest stworzenie warunków reakcji, które umożliwią maksymalny rozkład.

Celem jest stworzenie trzech odrębnych faz: stałej – ciekłej – gazowej. Stała faza to węgiel, ciekła to ropa, a gazowa to gaz. Aby to osiągnąć, system musi działać w ścisłym cyklu, przechodząc przez wiele następujących po sobie etapów przetwarzania.

Po pierwsze, jak umieścić odpady w komorze reakcyjnej. Kiedy odpady dotrą do komory reakcyjnej, powstanie wiele produktów: gaz, para wodna, ropa naftowa i węgiel. Grupa musi znaleźć sposób na przetworzenie wszystkich czterech substancji, aby uzyskać użyteczne produkty, które dobrze służą ludzkiemu życiu.

Proces badawczy zaczyna się od „rozbicia” każdego większego problemu.

Podzielili się szczegółowymi zagadnieniami: jak wstępnie selekcjonować odpady wejściowe, jak kontrolować wilgotność, jakie materiały są odporne na ciepło i korozję, jak działa przepływ powietrza i oleju w piecu, gdzie trafiają ciała stałe, a gdzie uciekają ciecze i gazy, jak sprawić, by piec był jednocześnie szczelny i łatwy w utrzymaniu...

Każde pytanie jest podzielone na wiele małych części dotyczących chemii, mechaniki, hydrauliki, materiałoznawstwa, energii, termodynamiki, automatyki...

Wytworzone produkty są poddawane recyklingowi i wykorzystywane jako paliwo w systemie oczyszczania.

Grupa zaczynała od nowa jako studenci, poszukując dokumentów, odrysowując rysunki od pierwszej ręki, symulując każdy szczegół komory reakcyjnej, przeprojektowując ścieżki gazu, węgla, wody i ropy.

Każda podniesiona kwestia jest szczegółowo omawiana. Osoby z nowymi pomysłami muszą bronić swoich poglądów, a inni mają prawo kwestionować je do samego końca. Są inicjatywy, o których dyskutuje się tygodniami, ale ostatecznie zostają odrzucone, ponieważ są niewykonalne.

„Był okres, kiedy spotykaliśmy się, gdy tylko otworzyliśmy oczy. Ciągle dyskutowaliśmy ze sobą, aby znaleźć optymalne rozwiązanie dla każdego, nawet najmniejszego szczegółu, takiego jak: śruby, uszczelki, uszczelnienia, gładkość, nachylenie pieca…” – powiedział inżynier Dung.

Ekspert ten nazywa ją „kombinacją setek innowacji”, która powstała w wyniku połączenia wielu problemów technicznych i doświadczeń życiowych.

Typowym przykładem jest problem z gazem syntezowym. Gaz wytwarzany z odpadów ma inne właściwości niż gaz komercyjny. Na rynku nie ma pieca, który mógłby spalać ten gaz, więc zespół musiał wypróbować setki dysz, aby znaleźć odpowiednią mieszankę gazową. Podobnie jak w przypadku biooleju, zespół musiał zaprojektować własny piec, aby uniknąć dymu i zmaksymalizować energię.

Typowe wietnamskie odpady domowe również powodują korozję sprzętu szybciej niż normalnie, ponieważ zawierają kwas, sos rybny, sól i ścieki bytowe. Zespół badawczy stosuje odporną na ciepło farbę antykorozyjną i łączy wiele warstw materiałów, aby wydłużyć jej żywotność.

Z pozoru proste problemy, takie jak usuwanie węgla z zamkniętego pieca, stają się trudne i niemal w końcu rozwiązywane. Ponieważ w środowisku o temperaturze około 300 stopni Celsjusza żaden rodzaj uszczelki nie nadaje się do długotrwałego użytkowania.

„Zasadniczo piec musi być szczelny. Łatwo jest pobierać materiały ciekłe i gazowe, ale niełatwo jest wyjąć materiały stałe z zamkniętego pieca. System musi zapewniać ciąg, być odporny na zatykanie, płynnie pracować i wreszcie musi być szczelny podczas otwierania i zamykania. To strefa ciepła, więc żadna uszczelka ani uszczelnienie nie wytrzyma tak wysokich temperatur i nie będzie trwałe” – analizuje inżynier Dung.

Konstrukcja inspirowana jest działem jutowym służącym do wydobywania węgla.

Po tygodniu namysłu inżynier znalazł rozwiązanie w pistolecie, który strzelał kulkami jutowymi, gdy był dzieckiem. Ten typ pistoletu musiał być całkowicie uszczelniony, aby strzelać. Nazwał to „innowacją w pistolecie węglowym” z hydraulicznym systemem tłokowym zamiast bambusowego patyka, który był jego zabawką z dzieciństwa.

W trakcie przeprowadzania testów zespół musiał nieustannie dostarczać próbki produktów wyjściowych – od gazu, węgla, wody po ropę naftową – do badań w Instytucie Chemii i Instytucie Środowiska i Energii.

Sam węgiel był testowany ponad dziesięć razy, gaz kilkadziesiąt razy, a ścieki miały setki wskaźników. Za każdym razem, gdy test się nie powiódł, cała grupa musiała wracać i wprowadzać poprawki.

„Mamy gruby stos protokołów z inspekcji. Kiedy jeden cel zostaje osiągnięty, drugi nie. Musimy się spotkać ponownie, dokonać korekt teoretycznych, potem przeprowadzić eksperymenty, a potem wrócić do testów” – powiedział inżynier Dung. „Nie sposób zliczyć, ile takich pętli było”.

Testowanie kończy się, gdy wszystkie cztery produkty wyjściowe spełniają standardy grupy.

Kiedy śmieci są zasobem

Do tej pory zespół ukończył trzy moduły o różnej wydajności: 40–60 ton, 60–80 ton i 100–120 ton dziennie. Sam największy moduł można połączyć w system przetwórczy o wydajności 1000 ton.

Po pewnym okresie działalności fabryka przetwarza odpady komunalne i przemysłowe na stabilną energię operacyjną o wydajności 120–150 ton/dzień.

Fabryka śmieci, która nie produkuje dymu, ścieków, zapachów i popiołu, kiedyś uważana za niemożliwą, stała się dziś rzeczywistością.

„Naszym celem jest wprowadzenie w każdej gminie lub grupie gmin modelu przetwarzania odpadów u źródła, tak aby nie trzeba ich było transportować na duże odległości, co pozwoli zaoszczędzić koszty i chronić środowisko.

„Jeśli skoncentrujemy 500-600 ton dziennie w dużej fabryce, niektóre miejscowości będą musiały transportować śmieci na odległość prawie 100 km, a w rejonach górskich będzie to jeszcze trudniejsze; czasami koszty transportu mogą być nawet wyższe niż koszty przetwarzania odpadów w fabryce” – analizuje inżynier Hung.

Zespół badawczy stwierdził, że technologia ta nie ogranicza się do odpadów domowych i przemysłowych. Można ją dostosować w niektórych częściach systemu do postępowania ze zwierzętami padłymi w wyniku takich epidemii, jak afrykański pomór świń czy ptasia grypa...

Duże ogniska choroby mogą zmusić każdą miejscowość do zniszczenia setek ton bydła i drobiu tradycyjnymi metodami pochówku. To nie tylko marnuje zasoby biologiczne, ale także stwarza ryzyko zanieczyszczenia gleby i wód gruntowych, a nie wyklucza sytuacji nielegalnego składowania zwłok, co stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa biologicznego.

„W przeszłości, mówiąc o przetwarzaniu odpadów, ludzie myśleli tylko o ich spalaniu lub zakopywaniu. Ale teraz odpady nie są już czymś, co się wyrzuca, ale zasobem, który tworzy wartość ekonomiczną” – z dumą opowiadał inżynier Pham Quoc Hung, patrząc na linię produkcyjną.

Zdjęcie: Minh Nhat, Bao Ngoc

Wideo: Doan Thuy

Źródło: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/an-ngu-voi-rac-ky-su-viet-tao-he-thong-xu-ly-rac-khong-phat-thai-dau-tien-20250805152731296.htm