Bilanțul energetic al procesului de producere și conversie a biomasei din reziduuri menajere în energie termică

Introducere

1.1 Problema deseurilor sub aspect economic si ecologic

Deşeurile apar ca rezultat al activităţii omului, iar reciclarea, tratarea şi depozitarea lor reprezintă una dintre cele mai actuale probleme economice şi ecologice ale societăţii contemporane. Societatea umană are ca sursă primordială de existenţă munca, în al cărei proces omul transformă materii prime sau produse de nivel calitativ inferior în produse de nivel calitativ superior.

Pentru aceasta el are nevoie de energie. Obligatoriu însă din această activitate apar produse secundare, inutile, de cele mai multe ori toxice. Aceste deşeuri,

noxe, poluanţi pun în pericol, prin acumulare, nu numai activitatea creatoare de bunuri, ci chiar confortul şi sănătatea speciei umane.

Actualul flux de materiale este nedurabil, datorită distrugerii ambientale, extracţiei, prelucrării şi depozitării deşeurilor. Cererea de produse din lemn şi hârtie, de exemplu, continuă să se răsfrângă asupra pădurilor având consecinţe ambientale grave. Tăierile realizate pentru obţinerea produselor din lemn ameninţă peste 70% din pădurile virgine mari rămase pe planetă, iar în multe părţi ale lumii, plantaţiile forestiere cu o singură specie au înlocuit codrii seculari, ceea ce a redus

diversitatea speciilor, făcând necesară aplicarea insecticidelor.

Pădurile sănătoase asigură servicii vitale în cadrul ecosistemelor: de pildă stăvilesc eroziunea, acumulează apa pe care o furnizează în anotimpurile secetoase şi reglează regimul pluviometric. Pădurile reprezintă habitatul unei game diverse de organisme vegetale şi animale, găzduind peste 50 % din speciile de pe glob.

Unităţile miniere folosesc chimicale toxice, ca: cianură, mercur şi acid sulfuric pentru a separa metalul din minereu. Sterilul, respectiv restul de minereu îmbibat cu substanţe toxice care rămâne după separarea metalului, este descărcat, adesea, direct în lacuri sau râuri, cu consecinţe devastatoare. Proporţii catastrofale au luat deversările

industriale în râul Rein; în lacurile din America s-au acumulat munţi de deşeuri industriale şi doar măsurile excepţionale au permis ameliorarea situaţiei ecologice.

Deşeurile menajere sunt reziduurile solide colectate de la locuinţele populaţiei. În Romania acestea sunt reprezentate prin: deşeuri alimentare (35 – 45%), hârtie, carton (20 –28%), ţesături (4-7%), sticlă (3-6%), metale (aluminiu, fier 1,7-2,3%), materiale plastice (1,5-2,0%), piele, gumă (1-3%), lemn (1-2%), piatră, ceramică (1-2%), alte deşeuri (1-2%). Volumul total al deşeurilor menajere acumulate pe teritoriul tarii constituie circa 25 mln. m3 (2004). Suprafaţa depozitelor ocupate de deşeuri menajere constituie circa 1304 ha, numărul lor fiind de 1747. Din numărul total numai 670 sunt autorizate.

Principalul parametru de evaluare cantitativă a deşeurilor menajere

este reprezentat de cantitatea de deşeuri pe locuitor. Pentru Romania acest parametru variază între 0,3-0,4 t/loc/an.

După posibilitatea de valorificare reziduurile menajere sunt de mai

multe tipuri:

- compostabile (resturi organice rezultate de la pregătirea hranei);

- combustibile (lemn, cauciuc, materiale plastice);

- inerte (materiale de construcţii, ceramică);

- reciclabile (hârtie, sticlă, materiale plastice, metale);

Reziduurile menajere reprezintă o sursă importantă de răspândire a infecţiilor prin numărul mare de agenţi patogeni pe care le conţin. În prezent cea mai mare parte din aceste deşeuri este depusă în depozite şi numai o mică cantitate (≈ 20%) este prelucrată prin reciclare şi compostare. Managementul deşeurilor menajere solide trebuie abordat din punct de vedere al schimbării mentalităţii populaţiei pentru a considera unele

deşeuri menajere ca sursă de materii prime secundare.

1.2 Stadiul actual al realizarilor in domeniu

În România se poate produce energie electrică din gunoaie în cantităţi suficiente să alimenteze 320.000 de locuinţe timp de un an întreg. Pentru realizarea acestui lucru este nevoie de colectarea selectivă a gunoaielor şi construirea de depozite pentru deşeuri biodegradabile, care potrivit Departamentului Studii şi Finanţare Proiecte din cadrul Institutului de Studii şi Proiectări Energetice (ISPE), România are un potenţial de producţie a energiei electrice din biogaz de 800 GWh.

Producţia de energie electrică din biogaz ar putea alimenta consumul casnic al unui oraş mare pentru o perioadă de aproximativ un an, deşi faţă de consumul anual de energie electrică a României, de 53,3 TWh nu este foarte mult.

Considerând un consum mediu lunar de 200 kWh pentru o locuinţă, ar rezulta un consum anual total de 2.400-2.500 kWh. În acest mod, cei 800 GWh ar fi suficienţi pentru a alimenta un an întreg, un oraş cu 320.000 de locuinţe, fără a socoti consumul platformelor industriale.

Biogazul se realizează numai în condiţii speciale şi numai din deşeuri biodegradabile, de aceea sortarea deşeurilor este necesară pentru producţia lui, materia organică fermentabilă depunându-se într-un depozit unde au loc mai multe tipuri de procese. Dintre gaze predomină metanul, amoniacul şi hidrogenul, dar şi alte hidrocarburi gazoase: etan, butan, pentan. În urma proceselor, amestecul gazos rezultat are putere calorică şi constituie combustibilul ce ar putea fi folosit.

Pe lângă materiile organice din deşeurile produse în oraşe, mai pot fi folosite la producerea biogazului şi dejecţiile marilor ferme de animale, dar şi mâlul din staţiile de epurare ale apelor de pe lângă marile oraşe.

În Occident, colectarea selectivă a deşeurilor şi reciclarea, se face de câteva decenii iar pentru realizarea instalaţiilor de captare a biogazului şi producţiei de energie electrică, se pot folosi bani europeni.

Astfel că, până în 2013 sunt disponibili 200 milioane de euro, iar firmele care vor investi în energii regenerabile pot beneficia de ajutoare de 50% din costurile eligibile. Mai mult, fiecare MWh de energie electrică produs din biogaz beneficiază de un certificat verde. Preţul unui certificat verde variază între 24 şi 42 de euro, dar din cauza cererii mari s-a comercializat aproape numai la preţul maxim. Şi biogazul cu 60% metan, produs fie din dejecţiile animalelor, fie direct din depozitele de deşeuri, poate fi folosit la gătit sau la iluminat.

Reziduul fermentatoarelor de biogaz este un foarte bun îngrăşământ agricol. Aşadar, trecerea la producţia de energie din deşeuri va avea efecte pozitive în lanţ pentru societate.

Conform datelor Eurostat, în Europa, în 2006, cea mai mare cantitate de energie electrică din biogaz a fost produsă în Germania, cu 7,3 TWh, urmată de Marea Britanie, cu 4,99 TWh GWh şi la mare distanţă de Italia, cu 1,23 TWh. La noi un prim pas deja a fost făcut la 10 octombrie 2007, când autorităţile din municipiul Iaşi au precizat că se doreşte ca CET Iaşi să utilizeze biogazul colectat de la viitorul depozit ecologic de deşeuri menajere al oraşului pentru a produce agent termic.

Potrivit strategiei Energetice a României, un MWh de energie produsă din biogaz este evaluat la costuri ce variază între 25 şi 190 de euro.