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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Die Gasproduktion aus einer Deponie kann mehr als 200 Wohnungen mit Strom versorgen und zu einer neuen unerschöpflichen Energiequelle werden. Was ist der Haken an Deponiegas und warum haben die Müllkönige es nicht eilig, es aus Deponien zu gewinnen?

Aus der Produktionsgeschichte

Hausmüll Erst seit relativ kurzer Zeit wird es als Energiequelle genutzt. Die erste Versuchsdeponie mit speziellen Ingenieurbauwerken wurde 1937 in Kalifornien eröffnet. Nach der Verabschiedung des Solid Waste Disposal Act im Jahr 1965 intensivierte sich die Forschung und Nutzung von Deponiegas in den Vereinigten Staaten. Während der Ölkrise in den 1970er Jahren wurden die Arbeiten zur Deponiegasnutzung beschleunigt. Seit 1980 bietet die US-Regierung Steueranreize für Deponiegasproduzenten an. Bereits 1985 waren in den USA mehr als 30 Anlagen in Betrieb, die auf Mülldeponien erzeugtes Biogas nutzten.

Derzeit sind die Vereinigten Staaten weltweit führend in der Deponiegasproduktion. Von den 1812 Deponien sind in 427 Gaserzeugungsprojekten in Betrieb. Die meisten davon konzentrieren sich auf den Mittleren Westen und Kalifornien. Die Anzahl der Projekte zur Gaserzeugung aus amerikanischen Deponien korreliert nicht mit der Anzahl aller Deponien im Land. Die südliche Region, die bei der Anzahl der Deponien führend ist, ist bei Gasprojekten ein Nachzügler. Die führende Region ist der Mittlere Westen, das Rückgrat der Schwerindustrie. Die industrielle Entwicklung der Seeanrainerstaaten hat die Umsetzung komplexer technischer Projekte zur Gasgewinnung aus Deponien und deren Weiterverwendung ermöglicht. Mehr als 70 % der Projekte in westlichen Bundesstaaten finden in Kalifornien statt. Dies ist nicht verwunderlich, da es bei der Abfallproduktion mit 36 ​​Millionen Tonnen pro Jahr an erster Stelle steht.

Wie wird Deponiegas gewonnen?

Abfälle auf Deponien setzen durch anaerobe Zersetzung (unter Ausschluss von Sauerstoff) Deponiegas frei. Die Abfallzersetzung erfolgt unter dem Einfluss von Bakterien, die zu zwei großen Familien gehören: Acidogene und Methanogene. Acidogene erzeugen die primäre Zersetzung von Müll in flüchtige Fettsäuren, nämlich aus Fett wird die maximale Methanausbeute erzielt. Methanogene wandeln flüchtige Fettsäuren in Methan CH um₄ und Kohlendioxid CO₂. Folglich besteht Deponiegas zu etwa 50 % aus Methan CH₄, 50% CO₂, einschließlich kleiner Verunreinigungen H₂S und andere organische Substanzen.

Deponie-Design

Um Gas aus Deponien zu gewinnen, bedarf es einer speziellen Auslegung der Deponie, die nicht nur das Sammeln von Gas für die weitere Nutzung ermöglicht, sondern auch Umweltstandards erfüllt, ohne Böden und Grundwasser zu belasten.

Der Boden der ausgehobenen Grube wird mit einer Geomembran abgedeckt und anschließend mit einer meterdicken Lehmschicht bedeckt. Geomembrane ist ein modernes Abdichtungsmaterial, das auch Entwässerungsfunktionen übernehmen kann. Ein solcher Schutz soll das Eindringen von Auswaschungsprodukten in den Boden und das Grundwasser verhindern. Der Müll wird in Schichten eingebracht, am Ende eines jeden Tages mit Walzenmaschinen verdichtet und mit einer täglichen Abdeckung abgedeckt – einer 15–30 cm dicken Tonschicht. Dies ist notwendig, um den Gestank zu reduzieren und die Ausbreitung des Mülls darunter zu verhindern der Einfluss von Wind und Vögeln. Nachdem die Grube mit Schutt gefüllt wurde, wird sie mit einem Dach und einer Schutzschicht abgedeckt. Das Dach besteht aus verdichtetem Lehm, der in einer dickeren Schicht auf den Schutt gelegt wird als die tägliche Abdeckung und die Geomembranen. Die Schutzhülle besteht aus einer Erdschicht und einer Vegetationsdecke.

Die Grube ist mit Ingenieurbauwerken zur Entfernung flüssiger und gasförmiger Abfallzersetzungsprodukte ausgestattet. Im Grubenkörper werden Brunnen und Rohre verlegt und Pumpgeräte installiert. Methan, das bei der Zersetzung von Müll entsteht, wird auf einer Mülldeponie gesammelt und gelangt in einen Gaswäscher – eine Gasreinigungsvorrichtung, die dazu dient, gasförmige Medien in verschiedenen chemischen und technologischen Prozessen von Verunreinigungen zu reinigen. Eine Methode zur Reinigung von Gas aus einer Deponie basiert auf dem Waschen des Gases mit einer Flüssigkeit, normalerweise Wasser. Mit dieser Methode können Sie Staubpartikel und Aerosole aus dem Gas entfernen.

Nach der Reinigung im Wäscher gelangt das Gas in den Kompressor, wonach es bereits verwendet werden kann. Deponiegas wird direkt zur Erzeugung von Wärme und Dampf sowie als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet. Das dabei entstehende Gas kann auch als Brennstoff zur Stromerzeugung genutzt werden. Dazu werden Gasturbinen- und Gaskolbenanlagen verwendet.

Negative Auswirkungen von Deponiegas

Trotz der umfangreichen Einsatzmöglichkeiten von Deponiegas und den offensichtlich positiven Aspekten seiner Nutzung weist dieses Gas auch eine Reihe von Nachteilen auf. Es enthält eine große Menge giftiger und schädlicher Substanzen, die für die menschliche Gesundheit und das Leben äußerst gefährlich sind. Aus Deponien gewonnenes Biogas hat schädliche Auswirkungen auf die Vegetation rund um die Deponie und auf deren Oberfläche. Ohne ordnungsgemäße Verwaltung seiner Bildung und Sammlung kommt es zur Zerstörung des Deponiekörpers aufgrund der Freisetzung von Gasdruck in seinem Inneren. Schließlich ist Deponiegas ein Treibhausgas.

Die Probleme der Deponiegasbildung auf Deponien für feste Abfälle und die Minimierung ihrer Auswirkungen auf die Umwelt sind sehr relevant. Die Gewinnung und Weiterverwendung von Gas aus Deponien sind aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht die akzeptabelsten, erfolgversprechendsten und gerechtfertigtsten Lösungen. Die Produktion von Deponiegas erfordert eine ganze Reihe aufwendiger Maßnahmen zur Gewinnung, Reinigung und zum Transport.

Weltweite Deponiegasproduktion

Die Mengen der jährlichen Gasproduktion sind in Tabelle 1 dargestellt, woraus folgt, dass die weltweite Nutzung von Deponiegas etwa 1,2 Milliarden m³ pro Jahr beträgt, was 429 Tonnen Methan oder 1 % seiner weltweiten Emission entspricht. Das Volumen des extrahierten Gases ist im Vergleich zum Volumen seiner Entstehung vernachlässigbar. Im Moment ist es noch zu früh, um über Deponiegas als neues Gas zu sprechen alternativer Treibstoff. Das Vorhandensein kolossaler Müllvorkommen und die Verbesserung der Technologien zur Gewinnung und Reinigung von Deponiegas deuten jedoch darauf hin, dass seine Bedeutung in Zukunft zunehmen wird.

Autor: Lyubov Melnikova, Fakultät für Geographie, Staatliche Universität Moskau

Informationsquellen

1. Internationale Energieagentur iea.org
2.worldenergyoutlook.org
3. Gonopolsky A. M. Zur Frage der Marktnutzung von Biogas aus Deponien

Siehe andere Artikel Abschnitt Alternative Energiequellen.

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