DirbtiniÅ³ salos KanarÅ³ - Vilniaus universitetas

More documents

Recommendations

Info

Visame pasaulyje rûpinamasi aplinkos apsauga. Kasmet keliami vis grieþtesni reikalavimai oro, vandens, grunto kokybei, kenksmingø medþiagø iðmetimui bei tarðos ðaltiniø nustatymui. Taèiau aplinkosaugos padëtis pasaulyje nuolat blogëja. Didelá rûpestá kelia ne tik transporto priemoniø ar energetikos ámoniø iðmetamos kenksmingos medþiagos, bet ir kenksmingø atliekø ir produktø kaupimas, laikymas bei netinkamas naikinimas. Kenksmingø medþiagø neutralizavimas aukðtatemperatûrëje Ðiuo metu Lietuvoje yra sukaupti dideli kiekiai ávairiø kenksmingø medþiagø ir atliekø: tai uþdrausti ir netinkami naudoti pesticidai, pasenæ medikamentai, preparatai, cheminës medþiagos ir tara, pramonës ámoniø atliekos ir kt. Netvarkingai laikomos medþiagos gali susimaiðyti ir reaguoti. Dël to kyla nemaþai gaisrø ir sprogimø. Daugelis organiniø atliekø, kuriø sudëtyje yra Cl, F, P, Hg, savaime skyla ir sudaro naujas toksines medþiagas. Tokiø medþiagø laikymas kelia didþiulæ grësmæ gamtai ir þmonëms, todël labai svarbu, kad Lietuvoje kuo greièiau bûtø ádiegtos naujos technologijos, garantuojanèios saugø kenksmingø medþiagø neutralizavimà ar visiðkà jø sunaikinimà. Ið daugybës pavojingø atliekø (PA) nukenksminimo metodø patys tinkamiausi ir efektyviausi yra terminiai. Universaliausias ir patikimiausias ið jø – liepsninis metodas (atliekø deginimas). PA terminio skaidymo efektyvumas priklauso nuo temperatûros ir medþiagos buvimo reaguojanèioje aplinkoje laiko. Terminiai atliekø nukenksminimo metodai Þematemperatûrë oksidacija – tai skystos fazës oksidavimas (ðlapias deginimas), naudojamas skystoms atliekoms apdoroti. Metodo esmë – sudëtingø ar elementariø organiniø junginiø oksidavimas deguonimi esant 150–350 o C ir 2–30 MPa slëgiui. Ðiuo metodu valomi nuotekø vandenys. Intensyvus skystos fazës oksidavimas vyksta dël didelës vandenyje iðtirpusio deguonies koncentracijos. Metodas turi trûkumø: brangus, didelë árengimø korozija; ant ðilumokaièiø pavirðiø susidaro nuosëdos; ne iki galo oksiduojasi kai kurios cheminës medþiagos. Heterogeninës katalizës metodas naudojamas dujinëms atliekoms nukenksminti, maþinant kenksmingø komponentø oksidavimo temperatûrà. Taip sumaþëja procesui reikalingo kuro kiekis. Katalizatoriais neutralizacijos temperatûrà galima sumaþinti iki 300–500 o C, aplinkoje Dr. Vitas VALINÈIUS, dr. Pranas VALATKEVIÈIUS o kuro sànaudas – 20–60 procentø. Á termokataliziná reaktoriø tiekiamø nukenksminamø dujø temperatûra turi bûti ne þemesnë uþ oksidavimosi pradþios temperatûrà. Termokataliziniai neutralizatoriai naudojami maþiau negu kiti terminiai metodai, nes didþiausia katalizatoriø darbo temperatûra daþnai bûna 800–850 o C. Jeigu degiøjø komponentø koncentracija atliekose yra didelë, tai degimo temperatûra gali gerokai pakilti ir katalizatorius gali perdegti. Pirolizë – medþiagø kaitinimas ir skaidymas be oro. Priklausomai nuo temperatûros, skiriama þemos (450–550 o C), vidutinës (iki 800 o C) ir aukštos (daugiau kaip 900 o C) temperatûros pirolizë. Pirolizës proceso metu vyksta endoterminiai ir egzoterminiai procesai ir gaunami ávairios sudëties produktai. Pirolizës reaktoriai yra dviejø tipø: iðorinio ir vidinio kaitinimo. Iðorinio kaitinimo reaktoriuje ðiluma perduodama per sienelæ ir ðildymo intensyvumas ya nedidelis (apie 120 kg/h×m 2 ). Vidinio kaitinimo reaktoriuje šiluma perduodama puèiant per þaliavos sluoksná atskirame árenginyje ákaitintas dujas. Ðiuo atveju þaliavos kaitinimo intensyvumas siekia iki 500 kg/h×m 2 . Atliekø dujinimas vyksta, kai á degiàsias atliekas puèiamas oras, deguonis, vandens garas arba jø miðiniai. Taip atliekos kaitinamos, ið dalies deginamos ir dujinamos. Dujø generatorius – tai vertikali ðachta, á kurià ið virðaus tiekiamas kietas kuras (atliekos), o ið apaèios – oras. Puèiant á generatoriaus ðachtà orà, virðuje iðteka maþo kaloringumo (3,5– 6,5 MJ/nm 3 ) generatorinës dujos. Deginimui jos netinka, nes jose gausu balastiniø dujø (apie 47 proc. azoto). Puèiant á atliekas deguonies ir vandens garø miðiná, gaunamos gerokai kaloringesnës dujos (iki 16 MJ/nm 3 ). Ið dalies degant kurui, reaktoriuje temperatûra pakyla iki 1500 o C ir susidaro sintetinës dujos (CO+H 2 ), kurios gali bûti naudojamos kaip energetinis ir technologinis kuras. Dujinant á atmosferà maþiau iðmetama pelenø ir sieros junginiø. Atliekø deginimas (liepsninis metodas), palyginti su kitais terminiais metodais, yra pats efektyviausias, universaliausias, patikimiausias ir populiariausias. Metodo esmë – atliekose esanèiø deganèiø medþiagø oksidavimas arba nedeganèiø medþiagø apdorojimas aukðtos (aukðtesnës kaip 1000 o C) temperatûros kuro degimo produktais. Pavojingos medþiagos oksiduojamos, termiðkai skaidomos ir paverèiamos á netoksiðkas dujines (CO 2 , H 2 O, N 2 ) ir kietas medþiagas (metalo oksidus, druskas). Deginimo privalumai yra ðie: 75 proc. sumaþëja atliekø svoris ir 90 proc. tûris; sunaikinama dauguma organiniø junginiø; atsiranda galimybë utilizuoti energijà; likusios toksinës medþiagos ir metalai sukoncentruojami pelenuose, kuriuos lengva transportuoti ir apdoroti. Plazminis PA nukenksminimas Plazminis metodas naudojamas visø rûðiø atliekoms nukenksminti. Jeigu deginant atliekas temperatûra bûna þemesnë nei 1300-1500 o C, ið chloro organiniø junginiø gali susidaryti naujos toksinës medþiagos, tokios kaip dioksinai, furanai ir kitos, kurios yra daug nuodingesnës uþ pirminá produktà. Dioksinai – tai visas paketas labai nuodingø organiniø junginiø su chloru, vadinamø aromatiniais eteriais. Ið þinomø 75 dioksinø ir 135 furanø izomerø 17 yra ypaè nuodingi. Pavojingiausi ið jø yra 2,3,7,8 tetrachlordibenzo-dioksinas ir 2,3,7,8 12 Mokslas ir gyvenimas 2006 Nr. 12
Dujø atsiurbimas Siurblys Skruberis Ðlakas PA Vandens rezervuaras 2 pav. Supaprastinta ávairiø PA plazminio perdirbimo árenginio su tûriniu reaktoriumi schema Reaktorius Plazmos generatorius 1 pav. LEI pavojingø atliekø neutralizavimo árenginys (kairëje) su veikianèiu pastovios srovës linijiniu plazmos generatoriumi (deðinëje) tetrachlordibenzofuranas. Jø leistina norma yra nustatyta tik 0,1 ng/m 3 . Norint visiðkai suskaidyti PA, temperatûrà reikia pakelti daugiau kaip 1800 o C ir joje medþiagà iðlaikyti 3–4 sekundes. Á plazmocheminá reaktoriø leidþiami ávairiø dujø (oro, vandenilio, vandens garo ir kt.) srautai, ákaitinti plazmotrone iki 3000-4000 K. Nauji, technologiðkai paþangûs plazminiai árenginiai gali deginti visø rûðiø PA ir kenksmingas medþiagas neterðdami aplinkos, o deginimo procesas gali bûti panaudojamas energijos gamybai. Atliekø molekulës skaidomos á atomus, radikalus, elektronus ir teigiamus jonus. Plazmai auðtant, susidaro paprastos netoksiðkos medþiagos. Manoma, kad medþiagø nukenksminimo efektyvumas plazmos sraute siekia 99,99 procento. Taigi metodas labai efektyvus, taèiau brangus, todël já rekomenduojama naudoti nukenksminti PA, kai nëra galimybiø jas deginti. Á tokiø atliekø sàraðà patenka chloro organiniø junginiø turinèios medþiagos, gyvsidabrio ir fenolio preparatai, maþai radioaktyvios ir kt. atliekos. Vykstant plazminiams procesams, ið PA galima gauti ir daug naudingø cheminiø medþiagø bei junginiø. Pvz., keièiant chlorangliavandeniliø sudëtá pirolizës dujose, buvo gaunami ávairûs acetileno ir chloro vandenilio kiekiai. Jungiant chloro vandenilá su vandeniu, gaunama 33–34 proc. koncentracijos druskos rûgðtis. Perdirbant organinius junginius (polipropilenà, polietilenà, kaprolaktanà ir kitus) vandens garo plazmoje, gauta 25–35 proc. (tûrio) CO ir 40– 55 proc. (tûrio) vandenilio. Jeigu santykis C/O=1, tai daugiau kaip 1300 K praktiškai visa þaliava pereina á sintetines dujas (CO+H 2 ). Ðiuo atveju taip pat gauti nedideli kiekiai metano, acetileno, anglies dvideginio ir vandens garø. Taèiau svarbiausia, kad, naudojant aukðtatemperatûrës pirolizës procesà organiniø atliekø perdirbimui, gaunamos sintetinës dujos, prisotintos vandenilio, kurias galima naudoti kaip kurà katiluose, ðilumokaièiuose ir kuro elementuose. Ávairioms gumoms, plastmasës ar celiuliozës atliekoms su radioaktyviomis priemaiðomis utilizuoti taip pat pravartu naudoti plazminá metodà su specialiai tam skirtu plazmocheminiu reaktoriumi. Toks reaktorius susideda ið auðinamo korpuso, kuriame ámontuotas plazmotronas, árangos utilizuojamai medþiagai ir balastui tiekti, lydalo ir dujø iðleidimo angos. Plazmotronas veikia argono arba argono ir deguonies mišinio aplinkoje, jo anodas pagamintas iš molibdeno. Skaidant kai kurias toksines medþiagas, pvz., chlororganines atliekas, reikia naudoti vandenilá. Siûloma naudoti vandens garo plazmà, nes daugiau kaip 1000 o C vandens garas su organinëmis medþiagomis sudaro sintetines dujas (CO+H 2 ). Susidaræs vandenilis jungiasi su chloru, ir HCl sëkmingai galima atskirti skruberiuose. Todël tikslinga bûtø pagaminti vandens garo plazmotronà ir iðtirti jo galimybes skaidyti organines madþiagas. Reikia pabrëþti, kad organiniø medþiagø terminis skaidymas oro plazmoje – egzoterminis procesas, o skaidymas vandens garo plazmoje – endoterminis. Todël vandens garo temperatûra yra daug aukðtesnë negu ta, kuriai esant vyksta skilimo reakcijos. PA nukenksminimo technologijose ypaè svarbus medicininiø atliekø apdorojimas. Saugiai sunaikinti medicinos atliekas (pasenusius medikamentus, vienkartinio naudojimo ðvirkðtus, plastikinius árankius, patologines atliekas, tarà ir kt.) ámanoma tik vykstant aukðtatemperatûrës (plazminës) pirolizës procesui. Plazminis metodas jau naudojamas daugelyje pasaulio ðaliø. Intensyviai dirbama visose iðsivysèiusiose (JAV, Prancûzija, Vokietija, Ðveicarija, Australija, Japonija ir kt.) ir daugelyje besivystanèiø (Indija, Singapûras, Kinija ir t.t.) ðaliø. Medicinos atliekas ið ligoniniø, dantø klinikø bei kitø sveikatos centrø surenka ir termiðkai perdirba apie 1330 stambiø kompanijø. Dauguma jø – JAV, Prancûzijoje, Didþiojoje Britanijoje, Japonijoje ir Rusijoje. Ðie darbai vyksta JAV, Kanadoje, Prancûzijoje, Vokietijoje, Austrijoje, Ðveicarijoje, Didþiojoje Britanijoje, Australijoje. Beveik visos kaimyninës ðalys (Latvija, Estija, Lenkija, Baltarusija) taip pat pradeda ágyvendinti ypaè kenksmingø atliekø nukenksminimo plazmos aplinkoje technologijas. Kai kurios jø (Lenkija, Baltarusija) jau turi konkreèiø projektø ir pasirengusios juos vykdyti. Plazminio pavojingø medþiagø nukenksminimo perspektyvos Lietuvoje Dauguma kenksmingø buitiniø ir medicinos atliekø sëkmingai neutralizuojamos áprastinëse krosnyse, tokiose kaip cemento, koksavimo ar fosforo tràðø gamybos. Taèiau ámonei, deginanèiai atliekas ir toksines medþiagas, papildoma árenginiø rekonstrukcija ir eksploatacija reikalauja daug iðlaidø ir duoda nedidelá pelnà, o procesas nëra visiðkai ekologiðkai ðvarus. Be to, tokiai ámonei yra bûtina brangi áranga, aplinkos monitoringo aparatûra ir valdymas, todël visais atþvilgiais naudingiau yra kurti atskiras PA neutralizavimo ámones, turinèias specializuotà árangà ir technologijas. Lietuvoje PA destrukcijai tikslinga naudoti plazmines technologijas, nes jomis pasiekiamas daug geresnis rezultatas, procesas ekologiðkai ðvarus, nors ir iðauga jo savikaina. Lietuvoje kurti ir eksploatuoti plazminius árenginius potencialios galimybës yra visiðkai realios. Suvienijus Lietuvos plazminës technikos specialistø ir chemikø pajëgas, galima sumodeliuoti eksperimentinæ sistemà, atlikti aukðto lygio mokslinius tyrimus, suprojektuoti ir pagaminti pramoniná plazminá PA neutralizavimo árenginá. Taèiau tam reikia pakankamo Lietuvos Vyriausybës dëmesio ir paramos, o to nuolat stokojama. Kaip pavyzdá galima paminëti ðiuos faktus. Jau pirmaisiais nepriklausomybës metais (1991) Lietuvos energetikos instituto (LEI) Plazminiø technologijø laboratorijos darbuotojai siûlë Lietuvos aplinkos ministerijai suprojektuoti ir pagaminti mobilø plazminá kenksmingø atliekø ir Mokslas ir gyvenimas 2006 Nr. 12 13
Page 1 and 2: 2006 12 Jungtiniø tyrimø centro g
Page 3 and 4: Lietuvos energetikos strategijos ir
Page 5 and 6: iasdeðimt Rimanto ÞIEMIO nuotr. L
Page 7 and 8: taikomuosius darbus, skirtus verslu
Page 9 and 10: zijos, Ispanijos, Ðvedijos, Èekij
Page 11: 2 pav. Vidutinio vëjo greièio pas
Page 15 and 16: Kolupailai (1892-1964) ir prof. Juo
Page 17 and 18: jø darbo vietø. Islandams gamtosa
Page 19 and 20: Europos komisijos reikalavimus numa
Page 21 and 22: jo uþsidirbti pragyvenimui. Metus
Page 23 and 24: Lietuvos energetikos strategijos ir
Page 25 and 26: titute priëmë direktorius Jurgis
Page 27 and 28: penkiasdeðimt metø Instituto dire
Page 29 and 30: tuðtëjimo metas tæsiasi astronom
Page 31 and 32: Paskelbti 2005 metø mokslo populia
Page 33 and 34: Ðiø metø lapkrièio 24 d. Vilnia
Page 35 and 36: ijas. Miðkø institutas parengë B
Page 37 and 38: ir augalø bei gyvûnø rûðys Lin
Page 39 and 40: mikrobiologinæ ðuliniø vandens t
Page 41 and 42: ûklë ir perspektyvos Lietuvoje Vi
Page 43 and 44: meno ir mokslo lobynø buveinës. I
Page 45 and 46: ninkø ir magnetikø bei jø darini
Page 47 and 48: na to - galimas vaizdo, scenos obje
Page 49 and 50: os 1999 m. balandþio 26 d. Direkty
Page 51 and 52: Viena iðeièiø duomenø kiekiui m
Page 53 and 54: Dauguma krantø - staèios uolos -
Page 55 and 56: Sveikinimai artëjanèio prasmingo

DirbtiniÅ³ salos KanarÅ³ - Vilniaus universitetas

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?