Energiia: ekonomika, tekhnika, ekologiiaEnergiia: ekonomika, tekhnika, ekologiiaЭнергия: экономика, техника, экология0233-3619Akademizdatcenter Nauka632790ArticlesСтатьиResearch ArticleTWO CONCEPTS OF MODERN PLASMA WASTE RECYCLING TECHNOLOGYДВЕ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАЗМЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВReshЕ. A.РешЕ. А.DyubanovMichail ViktorovichДюбановМихаил ВикторовичArtemovArseniyАртемовАрсенийVoshininSergey AleksandrovichВощининСергей АлександровичPereslavtsevAlexandr Vasil'evichПереславцевАлександр Васильевич140320243NO3 (2024)№3 (2024)618226052024Copyright ©; 2024, Издательство "Наука"2024Издательство "Наука"https://journals.eco-vector.com/0233-3619/article/view/632790

The paper presents data on plasma technology for processing production and consumption waste into energy (electric, thermal, hydrogen, biofuels) - the WtE concept. Calculations of the Complex of a high-temperature plasma converter (VTPC) and its modifications: VTPC + H2 and VTPC + BAT are presented. The prospects of using the VTPK + BAT Complex, which provides a degree of internal CO2 utilization of up to 88%, and an almost complete replacement of natural gas with biodiesel and combustible components of pyrogas, are noted. The VTPK + BAT complex guarantees the recycling of waste and the sale of all manufactured products: electricity, thermal energy, basalt-like slag, carbon dioxide (for growing microalgae), alga biomass (feed in animal husbandry), biodiesel. To implement the WtC concept, it is proposed to process glycerin and hydrogen obtained in the VTPK + BAT Complex into a wide range of chemical products. Based on the VTPK + BAT Complex, the structure of a regional agro-industrial and communal cluster is proposed. From the standpoint of the WtE and WtC concepts, the effectiveness of various modifications of the VTPC Complex is compared.

В работе приведены данные о плазменной технологии переработки отходов производства и потребления в энергию (электрическую, тепловую, водород, биотопливо) - концепция WtE. Приведены расчеты Комплекса высокотемпературного плазменного конвертера (ВТПК) и его модификаций: ВТПК + Н2 и ВТПК + БАТ. Отмечается перспективность использования Комплекса ВТПК + БАТ, обеспечивающего степень внутреннего использования СО2 до 88%, практически полную замену природного газа производимым биодизелем и горючими компонентами пирогаза. Комплекс ВТПК + БАТ гарантированно обеспечивает переработку отходов и сбыт всей производимой продукции: электроэнергии, тепловой энергии, базальтоподобного шлака, углекислого газа (для выращивания микроводорослей), алга-биомассы (корм в животноводстве), биодизельного топлива. Для реализации концепции WtC предложено получаемые в Комплексе ВТПК + БАТ глицерин и водород перерабатывать в широкую гамму химической продукции. На основе Комплекса ВТПК + БАТ предложена структура регионального Агропромышленно-коммунального кластера. С позиций концепций WtE и WtC проведено сравнение эффективности различных модификаций Комплекса ВТПК.

plasma technologywaste processingenergyWtE concepthigh-temperature plasma convertermodificationsinternal use of CO2biodieselpyrogaselectric powerthermal energybasalt-like slagcarbon dioxidemicroalgaealga biomassfeedchemical productsglycerinhydrogenregional clusterefficiencyплазменная технологияпереработка отходовэнергияконцепция WtEвысокотемпературный плазменный конвертермодификациивнутреннее использование СО2биодизельпирогазэлектроэнергиятепловая энергиябазальтоподобный шлакуглекислый газмикроводорослиалга-биомассакормхимическая продукцияглицеринводородрегиональный кластерэффективностьАлексеенко С.В. Преобразование отходов в энергию. 10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет // Глобальная энергия, 2020.Тугов А.Н. Энергетическая утилизация твёрдых коммунальных отходов на ТЭС. Всероссийский теплотехнический институт. М., 2017.Arena U. Process and technological aspects of municipal solid waste gasification // Waste Management, 2010. V. 32.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Получение водорода в процессе плазменной переработки отходов // Энергия: экономика, техника, экология. 2021. № 6.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Производство водорода при плазменной переработке отходов // Русский инженер. 2021. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Стадии плазменной переработки отходов при получении водорода // Энергия: экономика, техника, экология. 2021. № 11.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов // Экология промышленного производства. 2021. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов. Получение и переработка глицерина. // Экология промышленного производства, 2022. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Декарбонизация в совмещённом процессе получения биодизельного топлива (технико-экономический анализ) // Энергия: экономика, техника, экология, 2022. № 7.Бобраков А.Н., Кудринский А.А., Переславцев А.В. и др. Развитие плазменных методов переработки твёрдых радиоактивных отходов // Российский химический журнал. 2012. Т. 56. № 5-6.Алексеенко С.В. Преобразование отходов в энергию. 10 прорывных идей в энергетике на следующие 10 лет // Глобальная энергия, 2020.Young G.C. Municipal solid waste to energy conversion processes: Economic, technical, and renewable comparisons // Copyright 2010 by John Wiley & Sons, Inc.Byun Y., Cho M., Hwang S.-M., and Chung J. Thermal plasma gasification of municipal solid waste (MSW). Chapter 7.© 2012 Chung et al, licensee In Tech // http:// creativecommons.org/ licenses/by/3.0.Alter NRG Plasma Gasification: The Next Generation of Waste-To Energy Solutions. Deep Dive Workshop on Waste-to-Energy, 2016 (Asia Clean Energy Forum, 7 June 2016).Messerle V.E, Mosse A.L. Ustimenko A.B. Processing of biomedical waste in plasma gasifer //Waste Management. 2018. V. 79.Anshakov A.S., Aliferov A.I. and Domarov P.V. Features plasma gasification of organic waste. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 560 (2019) 012057. Doi: 10.1088/1757-899X/560/1/0120572019.Sesotyo P.A., Nur M., Suseno J.E. Plasma gasification with municipal solid waste as a method of energy self-sustained for better urban built environment: modeling and simulation. The 2nd International Conference on Smart City Innovation. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 396 (2019) 012002. IOP Publishing.Rutberg Ph.G., Bratsev A.N., Kuznetsov V.A., Popov V.E., Ufimtsev A.A., Shtengel’ S.V.: On efficiency of plasma gasification of wood residues. Biomass and Bioenergy. 2011. V. 35.Duchmare C. Technical and economic analysis of plasma - assisted Waste-to-Energy process. Partial fulfillment of requirements for M.S. Degree in Earth Resources Engineering, Columbia University, 2010.Arena U., Arfolino F., Di Gregorio F. Оценка жизненного цикла экологических характеристик двух технологий преобразования отходов в энергию на основе сжигания и газификации // Waste Management. 2015. 41.Arena U. Процессы и технологические аспекты газификации твёрдых бытовых отходов: обзор // Waste Management. 2012. Т. 32.Переславцев А., Вощинин С., Артемов А. Плазменная переработка отходов производства и потребления. Технологические процессы и оборудование, физико-химические аспекты переработки, включая опасные и радиоактивные отходы. Lambert Academic Publishing. 2020.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Получение базальтовых волокон из базальтоподобного шлака плазменной переработки отходов // Химическая технология. 2021. Т. 22. № 7.Переславцев А., Вощинин С., Артемов А. Плазменная переработка отходов производства и потребления. Технологические процессы и оборудование, физико-химические аспекты переработки, включая опасные и радиоактивные отходы. Lambert Academic Publishing. 2020.Привалова Е.И., Мяки-Арвела П., Мурзин Д.Ю. и др. Поглощение СО: традиционные подходы и современные методы, основанные на использовании ионных жидкостей // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 5.Кольца Рашига - это куски труб, примерно равные по длине и диаметру, используемые в большом количестве в качестве уплотненного слоя внутри колонн для дистилляции и других химических технологических процессов. Они обычно бывают керамическими, металлическими или стеклянными и обеспечивают большую площадь поверхности в объеме колонны для взаимодействия паров жидкости и газа.Привалова Е.И., Мяки-Арвела П., Мурзин Д.Ю. и др. Поглощение СО: традиционные подходы и современные методы, основанные на использовании ионных жидкостей // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 5.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Плазменная переработка медицинских отходов // Военно-медицинский журнал. 2021. Т. 342. № 4.Артемов А.В., Бульба В.А., Вощинин С.А. и др. Технико-экономические показатели высокотемпературного плазменного конвектора для утилизации отходов производства и потребления (расчётные данные и их анализ) // Российский химический журнал. 2010. Т. 54. № 6.Там же.Смоллбоун Э. Промышленные технологии улавливания и хранения углерода // 10 прорывных идей в энергетике на следующие десять лет // Глобальная энергия. 2021.Подрихтовка - процесс приведения предмета в порядок, удаления дефектов или изъянов, изготовление изделия по заданным параметрам и требованиям.Артемов А.В., Бульба В.А., Вощинин С.А. и др. Каталитические процессы превращения газообразных продуктов плазменной переработки твёрдых отходов и углеводородного сырья // Российский химический журнал. 2010. Т. 54. № 6.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Плазменная переработка нефтесодержащих отходов: технико-экономический анализ // Химическая безопасность. 2017. Т. 1. № 2.Артемов А.В., Вощинин С.А., Переславцев А.В. и др. Перспективные аспекты плазменной переработки стеклосодержащих отходов // Твёрдые бытовые отходы. 2018. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Плазменные технологии переработки иловых отходов // Твёрдые бытовые отходы. 2019. № 11.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Переработка отходов Байкальского целлюлозно-бумажного комбината с использованием плазменных технологий: технико-экономический анализ // Вода: химия и экология. 2019. № 10-12.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Плазменная переработка медицинских отходов // Военно-медицинский журнал. 2021. Т. 342. № 4.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Обезвредить с пользой. Плазменная переработка медицинских отходов // Русский инженер. 2020. № 4 (69).Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Плазменная переработка смеси коммунальных, полимерных и медицинских отходов: технико-экономический анализ // Экология промышленного производства. 2021. № 2.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов // Экология промышленного производства. 2021. № 3.Мельгунов М.С. Короткоцикловая безнагревная адсобрция // Промышленный катализ в лекциях. 2009. № 8.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Получение водорода в процессе плазменной переработки отходов // Энергия: экономика, техника, экология. 2021. № 6.Мельгунов М.С. Короткоцикловая безнагревная адсобрция // Промышленный катализ в лекциях. 2009. № 8.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Аддитивные энергогенерирующие технологии плазменной переработки отходов: технико-экономический анализ (обзор) // Вестник военного инновационного технополиса “ЭРА”. 2022. Т. 3. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов // Экология промышленного производства. 2021. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов. Получение и переработка глицерина // Экология промышленного производства, 2022. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Декарбонизация в совмещённом процессе получения биодизельного топлива (технико-экономический анализ) // Энергия: экономика, техника, экология, 2022. № 7.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Аддитивные энергогенерирующие технологии плазменной переработки отходов: технико-экономический анализ (обзор) // Вестник военного инновационного технополиса “ЭРА”. 2022. Т. 3. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов // Экология промышленного производства. 2021. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов. Получение и переработка глицерина // Экология промышленного производства, 2022. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Декарбонизация в совмещённом процессе получения биодизельного топлива (технико-экономический анализ) // Энергия: экономика, техника, экология. 2022. № 7.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов // Экология промышленного производства. 2021. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке от- ходов. Получение и переработка глицерина // Экология промышленного производства, 2022. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Декарбонизация в совмещённом процессе получения биодизельного топлива (технико-экономический анализ) // Энергия: экономика, техника, экология, 2022. № 7.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Аддитивные энергогенерирующие технологии плазменной переработки отходов: технико-экономический анализ (обзор) // Вестник военного инновационного технополиса “ЭРА”. 2022. Т. 3. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Переработка отходов Байкальского целлюлозно-бумажного комбината с использованием плазменных технологий: технико-экономический анализ // Вода: химия и экология. 2019. № 10-12.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов // Экология промышленного производства. 2021. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. “Зелёные” технологии в плазменной переработке отходов. Получение и переработка глицерина // Экология промышленного производства, 2022. № 3.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Декарбонизация в совмещённом процессе получения биодизельного топлива (технико-экономический анализ) // Энергия: экономика, техника, экология, 2022. № 7.Артемов А.В., Переславцев А.В., Вощинин С.А. и др. Аддитивные энергогенерирующие технологии плазменной переработки отходов: технико-экономический анализ (обзор) // Вестник военного инновационного технополиса “ЭРА”. 2022. Т. 3. № 3.Bando explorativo Regione Toscano. Incontro di approfondimento su Tecnologia Waste to Chemicals (W2C) / Waste to Chemicals a new concept of biorefinery, 14th Concawe Symposium. 2022, Ferenze, 8 giugno.Егоров М.П., Максимов А.А., Музафаров А.М. и др. Химия в ХХI веке: вызовы и перспективы для России // Вестник РАН. 2022. Т. 92. № 2.Duchmare C. Technical and economic analysis of plasma - assisted Waste-to-Energy process. Partial fulfillment of requirements for M.S. Degree in Earth Resources Engineering. Columbia University, 2010.