Многофункциональные отходы: что производят тюменские ученые из мусора?

Тюменские ученые создали новый метод получения экологического топлива из отходов. В чем он состоит и насколько широко может применяться, телеканал «МИР 24» спросил самих разработчиков. На связи со студией из Тюмени был заведующий лабораторией ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы ТюмГУ Иван Шаненков.

- Начнем с самого главного. В чем суть вашего метода получения экотоплива из отходов? На чем этот метод базируется?

Иван Шаненков: Метод базируется на термической переработке отходов. Под отходами мы здесь понимаем неиспользуемое сырье, которое остается в ходе деятельности, например, лесоперерабатывающих предприятий, предприятий агропромышленного комплекса. То есть это все то, что считается неликвидным отходом, который просто складируется и обычно занимает очень большие территории, и в дальнейшем мало вовлекается в какие-то процессы. Соответственно, для себя мы это рассматриваем как основной источник. И в результате термической переработки, а именно процесс пиролиза, получаем полезные виды энергетических ресурсов, в частности, биоуголь.

- Судя по названию вашей лаборатории «Термическая переработка биомассы», вы используете отходы именно органического свойства. То есть неорганика здесь не работает?

Иван Шаненков: На самом деле, термически можно переработать все, что угодно. И органику и неорганику, просто это будут разные диапазоны температур. Почему мы работаем именно с органическими топливами? Потому что в процессе температурного воздействия, помимо непосредственно биоугля, получаются еще газы, еще жидкие продукты пиролиза, а это все товары с добавленной стоимостью. То есть это все можно реализовывать, допустим, те же самые выделяемые газы. Сжигать, получать тепло, электричество, это все энергетически ценные виды продукции.

- Насколько я знаю, ваши коллеги в разных странах уже разрабатывали различные способы переработки отходов в топливо, безотходные технологии. В чем преимущества вашего способа?

Иван Шаненков: Да, на самом деле, технология не нова, ей уже больше ста лет. И множество разных подходов используется. И специальные бактерии для брожения, и термическая переработка. То есть очень много способов утилизации разного вида отходов.

Преимущество нашей технологии в том, что мы, как можете судить из названия лаборатории, делаем это ресурсоэффективным, то есть мы пытаемся все, что содержится в составе этого органического отхода, вовлечь в производственный цикл. То есть мы на основании знания о строении котлов, на основании знаний о строении исходного органического сырья, подбираем оптимальные параметры переработки, делаем оптимальную конструкцию самого реактора. И, в чем еще наше основное преимущество, мы комбинируем разные виды отходов, то есть то, на что многие не обращают внимание.

Например, два отхода могут компенсировать недостатки друг друга, позволяя получать что-то третье. Например, мы утилизировали шлам, отход нефтедобычи, там будет очень много оксида серы. Если его сжигать классическим способом, это выброс оксида серы в атмосферу. Стали добавлять к нефтешламу торф, которого у нас в стране, слава богу, тоже очень много и в нем много содержится карбоната кальция, то он вступает в реакцию с оксидом серы и не позволяет этим выбросам осуществляться. Получается твердый остаток, что можно использовать в качестве добавки в почву.

- А вообще тогда получается, получение биоугольного топлива – это не только про топливо, оно про любые сферы деятельности человека на выходе? Результат этого пиролиза очень широко можно применить?

Иван Шаненков: Да, вы абсолютно верно заметили, на выходе получается углеродный остаток. То есть, по факту, углерод, который можно использовать в самых разных применениях. Вы верно заметили про биотопливо, которое по характеристикам сравнимо с классическими видами каменных углей, бурых углей. Иногда даже как антрацит получаем по характеристикам. Можем использовать как добавку в землю, то есть очень большое внимание сейчас уделяется секвестрации углерода. И у нас, в частности, в Тюменском университете этому вопросу посвящена работа целого института. То есть как эффективно снизить содержание парниковых газов в атмосфере? Его можно использовать как сорбент для воды. То есть у углерода, по факту, может быть очень много применений. И вот этот биоуголь, который остается на выходе, в зависимости от его характеристик, которые мы у себя в лаборатории исследуем, может находить самые разные применения.

- То есть как сорбент – это как активированный уголь, который используется в фильтрах для воды? И это тоже?

Иван Шаненков: И фильтры для воды, и в медицине тоже.

- А вы точно топливо производите в результате пиролиза?

Иван Шаненков: Акцент просто был сделан на биотопливо в тех новостных ресурсах, где это освещалось. На самом деле, спектр деятельности лаборатории несколько шире, чем может показаться изначально.

- Вот да, но тут другой момент. Помимо этих замечательных качеств и результатов, которые получаются на выходе, есть еще один момент – экономический. Насколько по себестоимости выгодно это производство?

Иван Шаненков: Если взять, например, биотопливо, о котором мы ведем речь, то, конечно, здесь классическими видами наших органических ресурсов сложно бороться на сегодняшний момент. Допустим, себестоимость добычи угля в Кемеровской области 1 рубль за килограмм. Но какая ситуация, этот уголь в себе содержит множество тяжелых, радиоактивных веществ, которые негативно сказываются на здоровье. И компании несут большие затраты на лечение персонала, на социальное страхование и так далее. А это ведь никто не учитывает в цене угля.

У нас суть в том, что метод экологичный, топливо экологичное, по характеристикам сравнимое с тем же самым биоуглем. Но мы стараемся подбирать такие источники сырья, чтобы все негативные нюансы отсутствовали. Поскольку в лаборатории работаем и не хотим сами от этого страдать. И, соответственно, здесь нельзя напрямую сравнить. Но в целом есть такие исследования, и можно найти их в интернете. О том, что биоуголь и классический уголь становятся сравнимы по себестоимости, если учесть все те затраты, которые предприятия несут на социальное страхование и так далее.

- Сколько времени ушло на разработку новой технологии, кто принимал участие и что было самым сложным? Поскольку, как вы говорите, разработки ведутся различными учеными и институтами с прошлого века.

Иван Шаненков: Ну вообще разработка технологии началась моим коллегой, старшим научным сотрудником лаборатории Табакаевым Романом Борисовичем еще в 2009 году. Это легло в основу его диссертационного исследования. Позже штат нашей лаборатории начал расширяться. Так или иначе, все сотрудники лаборатории, которые на сегодняшний день есть, это 14 человек, принимали непосредственное участие во всем этом процессе. То есть в разработке этих основ. Поскольку процесс достаточно трудоемкий, он содержит в себе как аналитическую часть, то есть нужно изучить исходное сырье, так и потом практическую часть – нужно переработать термически, подобрать оптимальный режим. И эта часть исследования – характеристики конечного сырья. Поэтому у нас у всех в лаборатории разные компетенции, что в целом это дает суммарный положительный эффект, поскольку дополняем друг друга.

- Уже появились потенциальные заказчики? Есть какие-то предприятия, организации, может быть, целые структуры, которые заинтересованы в дальнейшей разработке и выведению в дальнейшие масштабы?

Иван Шаненков: Да, интерес проявляется. В частности, у нас сейчас ведутся работы с Сибирской ореховой компанией. Это компания, которая занимается производством кондитерских изделий из кедрового ореха. Их интерес в том, что скорлупа кедрового ореха достаточно долго не гниет, она просто занимает огромные площади. И компания просто не знает, куда это утилизировать.

А мы из такого вида биоотходов можем делать различное, например, бездымное топливо, на что у нас акцент сделан. Пытаемся получить уголь для мангалов, кальянов, его тоже можно и в таком применении использовать. Сейчас начали работать с предприятиями агропромышленного комплекса Тюмени. Поскольку отходы животноводства очень часто огорчают людей, особенно в летний период, в связи со зловонными эффектами, которые вызывают. То есть от этого тоже целая проблема, и утилизация таких отходов достаточно перспективна, потому что позволяет получать уголь, который можно использовать в качестве добавки в почву для повышения плодородия.

И вот первые вегетационные исследования, которые мы провели у себя в климатических камерах, показали, что производительность пшеницы при добавлении отходов из того же коровьего навоза повышается на 20%.

- Ну и последний вопрос. На ваш взгляд, при каких условиях подобные технологии получат самое широкое практическое применение? Что для этого необходимо?

Иван Шаненков: Во-первых, необходима заинтересованность самих предприятий. Как я сказал, очень много у нас с вами производственных циклов, где создаются такого рода отходы. И зачастую ух утилизация ведется варварским способом, я не побоюсь такого слова. Просто эти отходы сбрасываются куда-то в окружающую среду, они лежат, гниют, вызывают те же зловонные запахи, выброс парниковых газов. Соответственно, как только социальная ответственность несколько повысится, то, я думаю, предприятия будут заинтересованы в увеличении переработки отходов. Ну и самое главное, на что мы стараемся делать акцент, – мы стараемся показать предприятиям, что из этого продукта можно получить что-то коммерциализуемое.

- Что это не мусор, а это деньги!

Иван Шаненков: Как только они поймут, что это не просто отход, что это ресурс, за который можно вернуть часть себестоимости произведенных работ, как только они это поймут, я думаю, будет больше внимания уделяться этим вопросам. То есть вот мы и пытаемся всяческими способами привлечь внимание к тому, чтобы показать таким потенциальным клиентам, что уважаемые коллеги, вы можете взять ту же самую скорлупу кедрового ореха, тот же самый навоз, те же самые лесные опилки и из этого не только получить какие-то полезные продукты, но и покрыть часть своих энергетических, тепловых затрат и так далее. Это в целом технология и, несмотря на то, что она достаточно давно разрабатывается, несмотря на это она все еще актуальна. И актуальной она будет оставаться еще достаточно долго.