Эра водорода

Эра водорода
803

Разработка украинских ученых позволит утилизировать до 99% органических отходов и получать самый дешевый в мире водород для производства энергии

Почти год назад на Tech Today Hub, организованном оператором мобильной связи Vodafone и NDI Foundation, был представлен биотехнологический проект украинских ученых Gale-5. Его цель — глубокая переработка твердых органических отходов.

Прорывной разработку делает то, что процесс осуществляется путем синтеза из опасных органических отходов молекулярного водорода, который можно использовать в качестве топлива, в химической промышленности, металлургии и других отраслях.

В отличие от метана, водород является экологически чистым топливом — при сгорании метана образуется парниковый СО2, а при сгорании водорода — только вода (Н2О). Кроме того, теплотворная способность водорода почти втрое выше, чем метана.

Повышенный интерес новая технология вызывает пока лишь за рубежом, а в Украине большого резонанса так и не получила.

Проблема как она есть
Сегодня накоплен впечатляющий портфель технологий переработки и утилизации отходов: мусор сор­тируют, извлекают из него ценное сырье в виде металла, стекла, пластика и т.д., перерабатывают в топливо и стройматериалы…

Но подавляющее большинство разработок направлено на утилизацию неорганических отходов.

С органикой ситуация сложнее: в лучшем случае полигоны ТБО используют для отбора биогаза. В Украине насчитывается с десяток таких установок. Но эта технология применима на полигонах с большой глубиной захоронений.

Кроме того, как считают в Институте микробиологии и вирусологии им.Д.К.Заболотного НАН Украины, метановое брожение, как единственный биологический способ утилизации пищевых отходов с получением энергоносителей, уже показало себя неэффективным с экономической точки зрения.

Например, в Сингапуре в 2007 г. были запущены биогазовые станции для получения метана из пищевых отходов. Через пять лет их закрыли по причине низкой рентабельности.

Поэтому фактически единственным способом борьбы с органикой на свалках является их захоронение для естественной природной утилизации (в лучшем случае — в компостных ямах).

Полчища грызунов, стаи ворон и неприят­ный запах по всей округе — лишь видимая сторона подобного метода. Такие захоронения становятся источниками выброса парниковых газов и “миной замедленного действия”. Пожары на полигонах ТБО — не редкость ввиду легкой воспламеняемости метана.

В этом случае в атмосферу попадает “весь букет” токсичных веществ. По официальным данным, площадь полигонов ТБО в Украине составляет около 160 тыс.га, а объемы отходов превышают 35 млрд т.

Решение
По словам доктора биологических наук Александра Таширева, идея его разработки Gale-5 появилась не “внезапно”. “30 лет назад, после защиты кандидатской диссертации, передо мной встала задача выбора научного направления.

 Ученого интересует прежде всего наука, но нельзя забывать и о практической стороне нашей жизни — о прикладных аспектах. Я выбрал направление анаэробного сбраживания природных полимеров.

Здесь в полной мере применяются знания по биологической термодинамике, биохимии физиологии метаболизма микроорганизмов, конкурентному взаимодействию микроорганизмов в сообществах.

В прикладном же аспекте это решение актуальной проблемы мирового уровня — переработки астрономических объемов гниющих на свалках органических отходов, а также одновременное получение из этих отходов энергоносителей — водорода или метана”, — вспоминает ученый.

Результатом его изысканий стала биотехнология, которая позволяет одновременно быстро и эффективно сбраживать смешанные пищевые отходы и получать в больших количествах водород или метан, — микробный препарат Gale.

Его преимущества: высокая скорость утилизации отходов — три-семь дней (при альтернативных решениях — до 30 дней), большой объем получаемого газа (примерно в 10 раз больше, чем при применении других ферментеров), высокая деструкция отходов (уменьшение их массы на 85-99%) и экологическая безопасность.

В результате утилизации отходов не образуются токсичные аммиак и сероводород, которые часто присутствуют в биогазе, а при сжигании водородосодержащего газа выбросы СО2 на 40-60% ниже по сравнению с иными видами топлива.

Дополнительным “бонусом” высокой скорости утилизации является меньший объем установки для сбора и сжигания газа, что позволяет уменьшить капитальные затраты.

Экономика
Водород часто называют топливом будущего. С одной стороны, во всем мире ведутся активные работы по разработке водородных топливных ячеек, в Японии и Германии есть проекты сети водородных заправок для автомобилей.

С другой стороны, уже сейчас для полученного водорода существуют менее высокотехнологичные, но востребованные способы использования — водородосодержащий газ можно сжигать для получения тепла или электроэнергии.

Это может быть актуальным для производителей продуктов питания, у которых есть собственные пищевые отходы и которые нуждаются в энергоносителях.

Применение Gale позволяет при утилизации 1 т пищевых отходов получить 123 тыс.л водорода. При его сжигании образуются 1558,62 МДж энергии, что почти втрое превышает количество энергии, получаемой при сжигании такого же объема метана.

“Для создания в Украине экономически выгодных промышленных биотехнологий получения водорода из органических отходов необходим комплексный подход.

Это прежде всего создание национальных программ оптимизации и внедрения “водородных биотехнологий”, привлечение экспертов из смежных областей знаний, а также инвесторов”, — говорит г-н Таширев.

По словам Ольги Крупской, президента NDI Foundation, на вопрос эффективной переработки пищевых отходов в Украине не смотрят как на бизнес. “Применение биотехнологии Gale является высокорентабельным бизнесом.

Например, затраты на переработку 1 т пищевых отходов составят $20, а в результате будут получены молекулярный водород и лигнинцеллюлоза, ориентировочная стоимость которых будет достигать $800.

Для владельцев больших объемов пищевых отходов (муниципалитеты, сети HoReCa, производители продуктов питания и др.) уже само внедрение эффективного управления отходами позволит обеспечить возврат инвестиций и энергонезависимость”, — поясняет г-жа Крупская.

Она также отмечает, что Gale — уже не просто прикладная биотехнологическая инновация, а стартап на стадии раннего развития, вхождение в который имеет низкие инвестиционные риски.

В среднем, на запуск компании на одном рынке необходимо около EUR500 тыс. Срок окупаемости инвестиций составит около года, после чего предполагается стадия активного развития, где прирост в каждый последующий год будет составлять не менее 100%.

Заинтересованность
Сейчас развитие водородной энергетики сдерживается низкой эффективностью технологий получения водорода и, соответственно, его высокой стоимостью.

Кроме того, наиболее распространенными способами выделения Н2 являются конверсия метана, пиролиз угля и электролиз воды с использованием атомной энергетики.

 Иными словами, конфликт заложен изначально — одно топливо (метан, уголь) с затратами энергии превращают в другое для получения энергии же.

Предложенная учеными Института микробиологии и вирусологии НАН Украины биотехнология, позволяющая не просто получить дешевый водород, но и решить проблему переработки органических отходов, вызвала живейший интерес.

“К продукту проявили большой интерес в Министерстве энергетики Казахстана, в ряде национальных казахских холдингов, в международном фонде Clean Tech со штаб-квартирой во Франции. Также есть инвестор, заинтересованный в запуске пилотных проектов в Польше”, — рассказывает Ольга Крупская.

А вот в самой Украине Gale-5 пока так и остался вне зоны внимания потенциальных инвесторов. Мало того, в октябре этого года Херсонская облгосадминистрация и американская компания Global Energy Solutions Group подписали меморандум, предусматривающий строительство малых водородных электростанций в области.

Детали проекта пока не разглашаются, но, как говорят разработчики Gale, привлечение к проекту их технологии не предполагалось.

По словам Ольги Крупской, создатели препарата планируют строить партнерские отношения с международными инвесторами, но при этом создавать совместные предприятия, чтобы сохранить инновацию за Украиной.

Михаил Дикаленко


Последние новости: