Утилизация биогаза на полигонах ТБО: особенности, этапы и экологическое значение

Полигоны твёрдых бытовых отходов (ТБО) — неизбежная реальность современных городов. Но помимо визуального и санитарного воздействия они представляют серьёзную угрозу для климата: при разложении органики выделяется биогаз — смесь метана (CH₄) и углекислого газа (CO₂), где метан в 25–28 раз опаснее CO₂ как парниковый газ. Утилизация биогаза на полигонах ТБО — это не просто экологическая необходимость, а возможность превратить отходы в ресурс: тепло, электроэнергию или даже автомобильное топливо. В этой статье мы рассмотрим особенности, этапы и технологии утилизации биогаза на полигонах ТБО — ключевое направление в переходе к циркулярной экономике.
Метан — второй по значимости парниковый газ после CO₂. По данным ООН, свалочный газ составляет до 11 % глобальных антропогенных выбросов метана.

Особенности утилизации биогаза на полигонах ТБО

Утилизация биогаза — это не просто «сжигание», а сложный технологический процесс, учитывающий физико-химические свойства газа, особенности полигона и цели использования. Вот ключевые особенности:

1. Состав и свойства биогаза

• Метан (CH₄) — 40–60 % — основной компонент, источник энергии.
• Углекислый газ (CO₂) — 30–50% — инертный компонент, снижает теплотворную способность.
• Примеси — сероводород (H₂S), аммиак (NH₃), кислород, азот, силиоксаны — требуют очистки.
• Теплотворная способность — 16–25 МДж/м³ (в 2–3 раза ниже природного газа).

2. Неравномерность выделения

• Пик выделения — на 2–5 году после захоронения отходов.
• Активная фаза — 10–15 лет, затем постепенное снижение.
• Объём зависит от состава отходов, влажности, температуры, степени уплотнения.

3. Экологические и экономические выгоды

• Снижение парникового эффекта — утилизация 1 тонны метана = сокращение выбросов как при сжигании 25 тонн CO₂.
• Производство энергии — электроэнергия, тепло, КПГ (компрессионный природный газ).
• Снижение запахов и риска взрывов — биогаз собирается и не попадает в атмосферу.
• Доход от продажи энергии или квот на выбросы (в рамках углеродного регулирования).

4. Нормативная база

• В России — Федеральный закон № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», СанПиН 2.1.7.3459-17.
• В ЕС — Директива по свалочному газу (1999/31/EC) — обязательна утилизация на полигонах с выделением >500 м³/час метана.
• Международные стандарты — ISO 14064, Verified Carbon Standard (VCS) для учёта углеродных единиц.

Этапы утилизации биогаза на полигонах ТБО

Процесс утилизации биогаза состоит из нескольких последовательных этапов — от сбора до конечного использования.

1. Сбор газа

• Бурение газосборных скважин — вертикальных или горизонтальных — по всей площади полигона.
• Установка перфорированных труб — для отвода газа из толщи отходов.
• Создание системы герметизации — глиняный или геомембранный экран сверху, чтобы газ не уходил в атмосферу.
• Подключение к коллекторной сети — трубы собирают газ со всех скважин в единую систему.

2. Транспортировка и подготовка

• Компрессорная станция — создаёт разрежение, «вытягивает» газ из скважин.
• Газгольдер — буферная ёмкость для выравнивания давления и объёма.
• Очистка — удаление влаги (осушка), сероводорода (хемосорбция), силиоксанов (фильтрация), CO₂ (по необходимости).
• Контроль качества — анализ состава, давления, температуры перед подачей на утилизацию.

3. Утилизация (использование)

• Факельное сжигание — самый простой способ: газ сжигается в факеле, метан превращается в CO₂ (менее вредный). Используется как временное решение или при малых объёмах.
• Когенерация (электроэнергия + тепло) — газ подаётся в газопоршневые установки (ГПУ), вырабатывается электричество, тепло используется для обогрева или ГВС.
• Выработка тепла — сжигание в котлах для отопления объектов рядом с полигоном.
• Производство КПГ — очищенный биогаз (биометан) сжимается и используется как топливо для газомоторного транспорта.
• Подача в газораспределительную сеть — после глубокой очистки до качества природного газа (в Европе — распространённая практика).

4. Мониторинг и контроль

• Контроль выбросов — датчики CH₄, CO₂, H₂S по периметру полигона.
• Контроль давления в скважинах — чтобы не было «прорывов» газа в атмосферу.
• Экологический аудит — регулярные проверки на соответствие нормативам.
• Учёт углеродных единиц — для участия в климатических проектах и продажи квот.

Заключение

Утилизация биогаза на полигонах ТБО — яркий пример того, как экологическая проблема может превратиться в экономическую возможность. Это не просто «очистка» — это производство энергии, снижение вреда для климата, улучшение санитарной обстановки и создание новых рабочих мест. Внедрение таких систем требует инвестиций и технологий, но окупается за 3–7 лет — за счёт продажи энергии и экономии на штрафах. Для России, где тысячи полигонов до сих пор работают без системы сбора газа, это направление — один из ключевых шагов на пути к экологически ответственной модели обращения с отходами. Утилизируя биогаз, мы не просто закрываем свалку — мы открываем будущее.