¿Cómo se convirtieron los residuos sólidos domésticos en un problema global?
El proceso de urbanización es una de las expresiones concentradas del nivel de desarrollo social y económico de la humanidad moderna. En términos generales, el nivel urbano de un país es resultado de su nivel de desarrollo económico. Desde una perspectiva de tendencias a largo plazo, China sigue esa regla general. Con la mejora continua del nivel económico de mi país, siguen apareciendo ciudades grandes, medianas y de alta densidad, especialmente ciudades modernas, acompañadas de una gran cantidad de residuos sólidos domésticos. La cantidad total de residuos domésticos sólidos urbanos en mi país siempre ha estado a la vanguardia de los países más productivos del mundo y su tasa de crecimiento ocupa el primer lugar en el mundo. La generación de residuos sólidos domésticos urbanos per cápita en 668 ciudades del país es de 440 kilogramos, y el total anual supera los 65.438+06 millones de toneladas, lo que representa más de 654,38+0/4 del total mundial, y está aumentando a un ritmo de 8% ~ 654,38+00% Algunas ciudades son 654,38+05% ~. Los expertos predicen que los residuos urbanos de China alcanzarán los 264 millones de toneladas en 2010, 409 millones de toneladas en 2030 y 528 millones de toneladas en 2050. Piénselo, si no se puede tratar científicamente tanta basura, la ciudad se convertirá en una ciudad de basura y los residentes urbanos estarán rodeados de basura. La eliminación de residuos sólidos urbanos es un problema mundial. En todo el mundo, las principales soluciones al problema de los residuos incluyen el vertido, la incineración, el compostaje y la pirólisis.
Entre ellos, la característica más importante del método de tratamiento en vertederos es su bajo costo de tratamiento y su método simple, pero puede causar fácilmente una contaminación secundaria de los recursos de agua subterránea. Para reducir los costos de transporte, la mayor parte de la basura urbana se almacena al aire libre o simplemente se entierra cerca de los suburbios, ocupando y destruyendo recursos terrestres de los que dependen los seres humanos para sobrevivir. Las ventajas del método de tratamiento por incineración son un buen efecto de reducción (el volumen del residuo después de la incineración se reduce en más del 90% y el peso se reduce en más del 80%), un tratamiento completo y una baja contaminación. Sin embargo, su coste de inversión inicial es extremadamente elevado. Costará entre 700 y 800 millones de yuanes construir un incinerador con una capacidad diaria de procesamiento de basura de 1.000 toneladas y equipo auxiliar de recuperación de calor. En los países desarrollados occidentales, la tecnología de incineración de desechos se ha utilizado durante casi 130 años y todavía se considera una de las tecnologías de tratamiento de desechos más efectivas y económicas. El método de tratamiento de compostaje consiste en fermentar estáticamente residuos mixtos para producir compost. El compostaje es más adecuado para la producción de estiércol de corral rural que para el procesamiento industrial de residuos urbanos. Su desventaja es que la materia orgánica tarda mucho en acumularse y descomponerse, lo que suele tardar entre tres semanas y un mes. La contaminación acumulada es grave, los mosquitos y las moscas se reproducen, contaminan gravemente el medio ambiente y conllevan grandes peligros ocultos para la salud local y la prevención de epidemias. Si la materia orgánica no se degrada por completo y no se procesa adecuadamente, los residuos seguirán provocando contaminación por basura. Los productos de abono orgánico tienen muchas impurezas y no pueden separar eficazmente sustancias nocivas como los metales pesados. El uso prolongado de productos de compost provocará sedimentación en la superficie del suelo, dañará el suelo y dañará los cultivos.
Los residuos domésticos son una mezcla que contiene una gran cantidad de residuos de cocina y residuos orgánicos, que afecta directamente al entorno ecológico y a la calidad de vida de las personas. Sin embargo, con el avance de la ciencia y la tecnología, la gente poco a poco se da cuenta de que la basura es un recurso fuera de lugar. Después de algún tratamiento inofensivo, no sólo puede reducirse, sino también convertirse en un nuevo recurso.
Clasificación y traslado de los residuos domésticos
Para poder gestionar y aprovechar mejor los residuos domésticos es necesario clasificarlos. Se adoptan diferentes métodos de procesamiento según las diferentes categorías. La clasificación de basura se refiere a dividir la basura en varias categorías de diferente naturaleza según los diferentes componentes, propiedades, valor de utilización e impacto ambiental de la basura, y de acuerdo con los requisitos de los diferentes métodos de eliminación. Los residuos domésticos generalmente se pueden dividir en cuatro categorías: residuos reciclables, residuos de cocina, residuos peligrosos y otros residuos.
La basura se puede reciclar. Incluyendo papel, metal, plástico, vidrio, etc. Mediante un procesamiento y reciclaje integrales, se puede reducir la contaminación y ahorrar recursos. Por ejemplo, cada tonelada de papel usado se puede reciclar en 850 kilogramos de papel, lo que ahorra 300 kilogramos de madera y reduce la contaminación en un 74% en comparación con la misma producción, cada tonelada de botellas de plástico de bebidas se puede reciclar para obtener 0,7 toneladas de papel secundario; materias primas; cada tonelada de chatarra de acero se puede reciclar en 0,9 toneladas de acero, lo que ahorra un 47% del costo en comparación con la fundición de minerales, reduce la contaminación del aire en un 75% y reduce la contaminación del agua y los desechos sólidos en un 97%.
Residuos de cocina. Los desechos de alimentos, incluidos restos, huesos, raíces y hojas de vegetales y otros desechos de alimentos, se pueden convertir en abono in situ utilizando biotecnología para producir 0,3 toneladas de fertilizante orgánico por tonelada.
Residuos peligrosos.
Incluyendo pilas usadas, lámparas fluorescentes usadas, termómetros de mercurio usados, medicamentos caducados, etc. , estos desechos requieren un manejo especial y seguro.
Otra basura. Incluyendo ladrillos, tejas, cerámica, estiércol, papel higiénico y otros desechos que son difíciles de reciclar, los rellenos sanitarios pueden reducir eficazmente la contaminación de las aguas subterráneas, las aguas superficiales, el suelo y el aire.
Sin embargo, la clasificación de la basura no es sencilla. Miles de habitantes de las ciudades generan grandes cantidades de residuos cada día. Las ciudades del futuro establecerán sistemas de recogida y tratamiento de residuos mediante tecnología moderna. Animar a los residentes urbanos a separar conscientemente vidrio, metal, tejidos, papel usado, electrodomésticos, pilas, residuos orgánicos, etc. Coloque diferentes tipos de basura en botes de basura de diferentes colores. Hay tres colores diferentes de botes de basura, uno para desechos de alimentos, otro para basura normal y otro para desechos peligrosos. Aunque algunos residentes no clasifican la basura por el momento, con el desarrollo de la tecnología informática humana, los contenedores de basura del futuro serán inteligentes y tendrán funciones visuales y olfativas. Los botes de basura inteligentes pueden identificar de manera inteligente la basura que se vierte en ellos, y el dispositivo de detección instalado en el bote de basura puede usar las diferencias en ciertos atributos de la basura para clasificarla. Por ejemplo, la clasificación se basa en la diferencia entre las propiedades magnéticas y no magnéticas de la basura; la clasificación se basa en diferentes tamaños de partículas, incluida la separación por gravedad, la separación magnética, la separación por corrientes parásitas, la separación óptica, etc. . Una vez completada la identificación, la basura se clasifica automáticamente a través del sistema de control. Cuando la basura esté casi llena, el bote de basura inteligente comprimirá y empaquetará la basura clasificada.
Para los residuos compuestos orgánicos, como los residuos de alimentos, las malas hierbas y los residuos de plantas de la vida humana, en el futuro, cada hogar también instalará un cubo de basura biológico exclusivo. Los residuos biológicos se refieren a compuestos orgánicos degradables, como restos de comida, malas hierbas y plantas. Este tipo de basura puede descomponer automáticamente los desechos orgánicos que se vierten en fertilizantes que pueden usarse como fertilizante. Los residentes de la ciudad pueden producir su propio fertilizante de forma gratuita mientras eliminan su basura.
Una vez clasificada la basura, no se puede guardar en el bote de basura y debe transportarse fuera, de lo contrario la ciudad se convertirá en una montaña de basura. En la actualidad, el método más avanzado de transferencia de basura es el transporte por tuberías. En Suecia, Japón y Estados Unidos, algunas ciudades utilizan tuberías para transportar basura y se han eliminado algunos camiones de basura. Esta es actualmente la forma más prometedora de transportar residuos. El extremo inferior del contenedor de basura inteligente estará conectado a tuberías subterráneas, y las tuberías subterráneas que se extienden en todas direcciones enviarán la basura a la agencia de eliminación de basura para su reciclaje. Las instalaciones de eliminación de basura reciclan plásticos reutilizables, papel, caucho, metal, vidrio, etc. Se envía a la planta de reciclaje, y los residuos de alto poder calorífico sin valor de reciclaje se envían a la planta de incineración para generar electricidad. Después de un procesamiento profundo, también se puede convertir en combustible auxiliar para otras industrias. Otras cosas se pueden enviar a abono y la materia orgánica del interior se puede refinar para convertirla en fertilizante orgánico después de una fermentación secundaria, que se puede utilizar para jardinería. Tras este tratamiento, la materia inorgánica y otros residuos no reciclables se han reducido considerablemente y se han vuelto inofensivos antes de enviarlos al vertedero.
Reciclaje de Basura
China es un "país grande en población", lo que significa que también somos un "país grande en basura". Según las estadísticas de los departamentos pertinentes, la cantidad total de basura urbana sólo en China alcanza 654,38+5 mil millones de toneladas cada año. Para su tratamiento se adopta básicamente la original "política de mudanzas", que no sólo propaga bacterias, contamina el medio ambiente e incluso destruye el equilibrio ecológico. Al mismo tiempo, los métodos relativamente primitivos de eliminación de basura también causan la pérdida de recursos renovables por un valor de hasta 25 mil millones de yuanes cada año.
De hecho, hay muchas cosas que se pueden reciclar, como la reproducción de residuos de papel y chatarra; la reutilización de algunos envases se pueden convertir en nuevos factores de producción mediante la conversión de energía (residuos); generación de energía con biogás) y regreso al ciclo de producción y consumo, es decir, eliminación científica y razonable de la basura.
Expertos del Consejo de Pronósticos Emergentes de EE. UU. y la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología predicen que en los próximos 30 años, aparecerán "diez tecnologías emergentes principales" en los campos de la energía, el medio ambiente, la agricultura, la alimentación y la información. tecnología, manufactura y medicina, entre ellas, las tecnologías emergentes relacionadas con el tratamiento de residuos ocuparon el segundo lugar. Con el surgimiento, la madurez y la industrialización de estas tecnologías emergentes, el 50% de los desechos diarios en los países desarrollados serán utilizados científicamente en la primera década del próximo siglo.
Utilizar residuos para generar electricidad
La "electricidad" es una parte indispensable de nuestra vida real. La vida sin electricidad es inimaginable. Sabemos que actualmente la "electricidad" se produce principalmente mediante la combustión de carbón. Durante el proceso de combustión, el agua de la caldera se calienta hasta convertirla en vapor a alta presión, y luego el vapor a alta presión hace que la turbina de vapor gire a alta velocidad y hace que el generador genere electricidad a través del acoplamiento.
La "electricidad" generada se envía a la línea de transmisión a través del transformador, y luego el voltaje se cambia al nivel de voltaje utilizado por el usuario a través del transformador, y luego se conecta a varios aparatos eléctricos para hacerlos funcionar.
Según el departamento de recursos nacionales, las reservas de carbón de China sólo tienen un período de extracción de 40 a 50 años. En 40 o 50 años, los recursos de carbón de China se habrán agotado. Enfrentaremos el día sin electricidad. No podemos imaginar cómo sería nuestro mundo sin electricidad. Habrá oscuridad a nuestro alrededor, no habrá teléfonos, ni televisión, las máquinas no funcionarán, la información no podrá transmitirse, etc., así que si no hay electricidad, qué terrible será nuestra vida. Nos empuja hacia el pasado antiguo. Por tanto, debemos desarrollar nuevas fuentes de energía.
De hecho, todos los países del mundo se enfrentan a esta triste realidad. Científicos de varios países, incluido nuestro país, están estudiando cómo resolver el problema de la generación de energía después de que se agoten los recursos de carbón en el futuro para resolver la "electricidad" indispensable en la vida de las personas.
Además de utilizar la energía atómica y las energías renovables (hidroeléctrica, eólica, solar, geotérmica, oceánica, biomasa) para generar electricidad, también estamos estudiando la basura. La generación de energía a partir de residuos no sólo limpia nuestro medio ambiente sino que también elimina los residuos domésticos.
El Parlamento Europeo ha aprobado específicamente una serie de documentos que exigen la recogida y utilización del gas de vertedero en los países de la UE. Austria, Suecia, Francia y otros países han promulgado sucesivamente leyes y reglamentos sobre el reciclaje de residuos, lo que ha convertido el reciclaje de residuos en una industria emergente y en auge. Suiza y Dinamarca utilizan la incineración de residuos para generar electricidad, lo que representa entre el 65% y el 75% de su capacidad de tratamiento de residuos. A finales del siglo XX, Estados Unidos tenía un total de 259 vertederos con una capacidad instalada de más de 7,5 millones de kilovatios; . El reciclaje de cobre a partir de chatarra en Japón representa el 80% de la demanda de cobre del país.
En lo que respecta a la valorización energética de residuos, los beneficios que aporta también son considerables. Actualmente, al generar electricidad, una tonelada de carbón produce entre 7.000 y 8.000 kcal de calor, mientras que la basura sólo produce unas 3.000 kcal. El poder calorífico de la generación de energía a partir de residuos no se puede comparar con el del carbón, pero en comparación con el costo de 500 a 600 yuanes por tonelada de carbón, la generación de energía a partir de residuos no cuesta casi nada, lo que hace que las ganancias de la generación de energía a partir de residuos -generación de energía muy generosa. En la actualidad, la electricidad convertida a partir de cada tonelada de residuos en los Estados Unidos es de entre 500 y 750 kilovatios, y en mi país ha llegado a entre 400 y 500 kilovatios. El beneficio neto de la generación de energía a partir de residuos es de aproximadamente entre el 7% y el 9%.
El principal método de utilización de residuos para generar electricidad es la incineración. La incineración es una tecnología de tratamiento termoquímico a alta temperatura para residuos sólidos urbanos. La basura se introduce en los hornos como combustible sólido para quemar. A altas temperaturas de 800°C a 1000°C, los componentes combustibles de la basura reaccionan violentamente con el oxígeno del aire, liberando calor y convirtiéndolos en gases de combustión a alta temperatura, que luego se convierten en energía eléctrica. La tecnología de incineración de residuos tiene una larga historia de desarrollo en los países desarrollados occidentales. Alemania y Francia fueron los primeros países en generar electricidad a partir de residuos. En las últimas décadas, Estados Unidos y Japón también se han desarrollado rápidamente en la generación de energía a partir de residuos y se encuentran entre los líderes mundiales. China empezó tarde en la investigación, el desarrollo y la aplicación de la tecnología de incineración de residuos. Por el contrario, el nivel y la escala de diseño, producción y aplicación de los equipos de incineración de residuos en mi país todavía están muy por detrás de los de los países desarrollados, pero el potencial es enorme y las perspectivas amplias.
En 2002, había 660 * * ciudades en China, con un volumen anual de recolección de basura de 654,38+36,5 millones de toneladas. Considerando que el poder calorífico medio de la basura es de 4200 kJ/kg, el consumo energético total anual de la basura es de 573 kJ. Según las previsiones de la Administración Estatal de Protección Ambiental, la producción anual de residuos domésticos urbanos de mi país será de 65.438+52 millones de toneladas en 2010, 65.438+79 millones de toneladas en 2005 y 2,1 millones de toneladas en 2020. Según estimaciones de expertos, en 2005 el contenido de materia orgánica en los residuos municipales grandes y medianos alcanzará más del 70% y el contenido de humedad rondará el 50%. Con medidas como la clasificación de residuos, los residuos domésticos de las ciudades grandes y medianas cumplirán básicamente los requisitos para la incineración directa en 2010. Si los residuos que cumplen este requisito representan el 50% del total, el poder calorífico se calcula en 5000 kJ/kg, y el total de recursos energéticos residuales es de 760 toneladas. Si se considera la misma proporción en 2020, la cantidad total de recursos energéticos residuales es de 1.050 J, la cantidad utilizable es de 525 J y la capacidad de generación de energía residual utilizable es de 3.450 MW, lo que proporciona unos 25 TWh de electricidad. Se tiene entendido que hasta ahora se han construido y puesto en funcionamiento 20 plantas eléctricas de incineración de residuos en 15 ciudades, incluidas Shenzhen, Shanghai y Zhuhai, y decenas de ciudades planean incinerar 1.000 toneladas de residuos cada día. Por lo tanto, desde la perspectiva de los recursos, la generación de energía mediante la incineración de residuos tiene un enorme potencial.
Otra tecnología que utiliza residuos para generar electricidad es la generación de energía con biogás residual. De esta manera, la materia orgánica se concentra y fermenta en el digestor de biogás para producir biogás combustible, que luego se transporta a la central eléctrica para generar electricidad. La materia orgánica fermentada se puede utilizar como fertilizante, lo que realmente mata dos pájaros de un tiro.
La generación de energía a partir de residuos combina orgánicamente la protección del medio ambiente y la conservación de la energía, por lo que tendrá buenas perspectivas de desarrollo.
Convertir la basura en fertilizante
Los componentes orgánicos de los residuos sólidos municipales, como la chatarra, no se pueden reutilizar ni utilizar para generar energía porque su valor de combustión es muy bajo. es muy alto. Aun así, no podemos tirarlos, ya que esto generará diversas bacterias, moscas, mosquitos, etc., que causarán daños al medio urbano. En la actualidad, los seres humanos utilizan principalmente abono para fermentar este tipo de residuos. El método de compostaje consiste en fermentar estáticamente residuos mezclados para producir abono. El compostaje es más adecuado para la producción de estiércol de corral rural que para el procesamiento industrial de residuos urbanos. La desventaja es que la materia orgánica tarda mucho en acumularse y descomponerse, lo que generalmente demora de 3 semanas a 1 mes. La contaminación acumulada es grave, los mosquitos y las moscas se reproducen, contaminan gravemente el medio ambiente y conllevan grandes peligros ocultos para la salud local y la prevención de epidemias. Si la materia orgánica no se degrada por completo y no se procesa adecuadamente, los residuos seguirán provocando contaminación por basura. Los productos de abono orgánico tienen muchas impurezas y no pueden separar eficazmente sustancias nocivas como los metales pesados. El uso prolongado de productos de compost provocará sedimentación en la superficie del suelo, dañará el suelo y dañará los cultivos.
Con el rápido desarrollo de la biotecnología humana, los humanos aplicarán ampliamente la tecnología microbiana al proceso de fertilización de desechos orgánicos. La tecnología de tratamiento de desechos microbianos consiste en agregar agentes de fermentación microbianos inmovilizados a los desechos orgánicos de la cocina para permitir que las bacterias beneficiosas "se coman la basura". Las bacterias continúan comiendo los restos de arroz que comemos, y los desechos de alimentos ingeridos por las bacterias se convierten en bolsas de polvo de color amarillo claro, que es un fertilizante orgánico de alta energía. Hay huesos, bolsas de plástico, palillos y las bacterias no pueden acabar con todos ellos. Esta basura no desechable sólo representa entre el 2% y el 3% del total de residuos de cocina.
En este proyecto de "convertir la descomposición en magia", la aportación más importante es la tecnología microbiana. Después de 6 a 8 horas, bajo la influencia de una cierta temperatura y humedad, las bacterias microbianas compuestas pueden comerse la basura y convertir todas las proteínas animales y vegetales en proteínas bacterianas. Esta proteína bacteriana se puede utilizar como alimento y fertilizante, convirtiendo realmente los residuos en un tesoro.
Utilizando tecnología microbiana, la inocuidad del tratamiento de basura puede alcanzar el 100% y la tasa de utilización de recursos puede alcanzar el 95%. Durante los Juegos Olímpicos de Beijing de este año, se utilizó una estación de tratamiento de desechos microbianos separada del restaurante de los atletas para procesar los desechos de alimentos en el lugar para lograr que no haya transporte ni olores. Según los informes, alcaldes de muchas ciudades visitaron la estación de eliminación de basura olímpica y dijeron que saltó del círculo vicioso de "convertir una forma de basura en otra". Al mismo tiempo se logró otro buen efecto. Por ejemplo, los agentes microbianos mejoran continuamente el suelo, aumentan el contenido de materia orgánica del suelo y equilibran el pH del suelo. Aunque estos no se pueden medir por el precio, la investigación científica ha demostrado que aumentar la materia orgánica del suelo en un 0,1% por metro cuadrado puede reducir 2,25 toneladas de carbono. emisiones de dióxido. Según este cálculo, si más de 2.000 kilómetros cuadrados de bases de frutas y hortalizas adoptaran esta tecnología de tratamiento de residuos microbianos, se podrían reducir cada año 8 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono, lo que hace que la realización del "Proyecto Suelo Fértil" no esté muy lejos.
En el futuro, todos los hogares urbanos tendrán esta pequeña máquina que utilizará tecnología de tratamiento microbiano. Una vez que la gente termina de comer, introducen las sobras en la pequeña máquina. Esta pequeña máquina escupe bolsas de fertilizante para el huerto familiar. "¡Esto es increíble!" Los habitantes de las ciudades del futuro estarán libres de residuos orgánicos como, por ejemplo, restos de comida.