Голосование завершено
Уварова Татьяна Аркадьевна - «Отходы и энергия»
Пояснительная записка.
Основой развития современной цивилизации является энергетика. От ее состояния зависят темпы научно-техническ
Это ролевая игра, призванная в нетрадиционной форме помочь учащимся 10-11 классов расширить знания по решению энергетической проблемы. Форму ролевой игры нужно по возможности, приблизить к форме организации диспутов или конференции. Ведущий вовлекает в диалог всех участников. Все специалисты располагаются за столом лицом залу. Перед каждым специалистом нужно поставить табличку-визитку написанную крупными буквами. Для оформления игры готовятся плакаты по теме: «Альтернативные виды энергии».
Цель: сформировать знания об альтернативных видах энергии, показать необходимость и перспективы применения, сравнивая энергоэффективно
Чем больше на Земле населения, тем больше тратится различных минеральных и энергетических ресурсов. За прошлый год из недр Земли было добыто столько минерального сырья, что заняло бы железнодорожный состав протяженностью 7 млн. км.,который мог бы окружить земной шар 17 раз. Массовое бурение нефти и газа во многих странах уже ведется и на глубине 5-6 км. Что делать, чтобы решить проблему природных ресурсов в мире? Ограниченность ресурсов и их истощение ставит человечество перед необходимостью жесткой экономии сырья и энергии, использования новых технологий.
Ведущий:
Бытовые отходы стали использовать в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, хотя самая первая экспериментальна
Исследования в области получения и использования свалочного газа активизировалось только после того, как в США был принят закон об утилизации твердых отходов в 1965 году. Переработка ТБО стала особенно прибыльной тогда, когда с 1980 года правительством США началось предоставление налоговых льгот для производителей свалочного газа.
Экономист:
Технология складирования мусора на полигонах ТБО известна в нашей стране достаточно давно. Однако, с ростом числа производимого населением мусора, данная технология стала не очень эффективной, поскольку ученые обнаружили, что из бытового мусора можно получать множество полезных веществ, и простое складирование отходов на полигоне не является наиболее грамотным с экономической точки зрения решением.
Эколог:
Поэтому сегодня широчайшее распространение получила технология полигонного захоронения твердых бытовых отходов с целью получения свалочного газа, образующегося в результате разложения мусора под слоем земли. Все дело в том, что при разложении бытовых отходов выделяется газ, содержащий в себе до 60 % метана, благодаря чему он может быть использован в качестве местного топлива. Если брать усредненные цифры, то можно сказать, что при разложении одной тонны ТБО образуется не менее 100-200 м3 свалочного газа.
А поскольку этот газ практически ничем не уступает по своим свойствам природному газу, то его сбор это достаточно выгодное занятие. Основное достоинство подобной технологии захоронения - простота, достаточно малые эксплуатационные затраты, и относительно высокая безопасность.
Технолог ( по переработки твердых бытовых отходов):
Разумеется, для сбора свалочного газа необходимо предварительно оборудовать полигон строительных и бытовых отходов необходимыми приборами и коммуникациями. Утилизация биогаза на полигонах требует инженерного обустройства полигона (возведение изолирующего экрана, газосборной системы, газовых скважин, и много другого), однако эти капиталовложения окупаются достаточно быстро, и вот по какой причине.
Поскольку процесс разложения отходов процесс достаточно длительный, который продолжается многие десятки лет, то полигон отходов можно рассматривать в качестве стабильного источника биогаза. Масштабы и высокая стабильность образования, расположение рядом с урбанизированным
Экономист:
Конечно, говорить о том, что захоронение мусора на полигоне с целью получения свалочного газа это наиболее эффективный способ утилизации мусора говорит не стоит, поскольку его переработка является более прибыльной. Однако, если рассматривать полигон отходов в качестве дополнения к мусороперерабаты
Пермь(342) 299-99-69
Ведущий:
Бытовые отходы стали использовать в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, хотя самая первая экспериментальна
Исследования в области получения и использования свалочного газа активизировалось только после того, как в США был принят закон об утилизации твердых отходов в 1965 году. Переработка ТБО стала особенно прибыльной тогда, когда с 1980 года правительством США началось предоставление налоговых льгот для производителей свалочного газа.
Биолог:
Свалочный газ выделяется в результате анаэробного ( при полном отсутствии кислорода) отходов органического происхождения на свалках. Гниение мусора происходит благодаря воздействию бактерий, которые принадлежат к двум большим семействам:
- Ацидогены
- Метаногены.
Ацидогены осуществляют процесс первичного разложения мусора на жирные кислоты, что способствует получению свалочного газа, поскольку именно из жира получается максимально возможный выход метана. Метаногены отвечают за переработку летучих жирных кислот в такие вещества как метан (формула CH4) и диоксид углерода (CO2).
Таким образом, свалочный газ представляет собой смесь из примерно равных по количеству CH4 и CO2. Однако поскольку мусор не является однородным, в состав свалочного газа также входят небольшие примеси других веществ, в частности H2S. Стоит отметить, что ввиду неоднородности мусора, в составе свалочного газа может быть различное соотношение метана и диоксида углерода.
Эколог:
Сегодня мусор, который заполнил лесные массивы, берега водоёмов и пустыри уже у большинства из нас не вызывает недоумения и, более того, успел стать для большинства из нас обычной нормой жизни. Люди уже не возмущаются тому, что на обочинах дорог годами лежат изделия из полиэтилена. Однако, это просто ужасно, поскольку сегодня ученые подтвердили тот факт, что для распада всего одной пластиковой бутылки необходимо несколько сотен лет.
И если мы прямо сейчас не займемся вопросами утилизации мусора, то мы рискуем оставить своим потомкам после себя одну гигантскую свалку. Более того, загрязнение окружающей среды твердыми бытовыми отходами способно привести к экологической катастрофе, поскольку из-за мусора популяции многих видов животных сегодня поставлены под угрозу исчезновения.
Еще с советских времен мы привыкли, что утилизация мусора должна осуществляться путем его вывоза на огромные полигоны. На этих полигонах мусор просто складировался и лежал. И вполне естественно, что это привело к тому, что сегодня свалки забиты мусором. Само собой, ни к чему хорошему это привести не могло.
Экономист:
Самое ужасное здесь то, что и сегодня во многих городах России никто не собирается заниматься проблемой утилизации мусора. А между тем, это является одним из наиболее прибыльных видов коммерческой деятельности в мире. Всего один завод по полной переработке ТБО способен стать для своего владельца источником стабильного дохода, поскольку продукты, получаемые в результате переработки мусора, сегодня пользуются огромным спросом, ну а сырья для переработки, благодаря бездумной деятельности людей, сегодня накопилось в избытке. Итак, рассмотрим, какие способы переработки мусора сегодня являются наиболее актуальными.
Эколог:
В настоящее время в мировой практике успешно реализовано более десятка различных технологий переработки твердых бытовых отходов (ТБО). Наибольшее распространение среди них получили термические способы, к которым относится:
- Сжигание на полигонах
- Низкотемпературн
ый пиролиз - Плазменная переработка мусора
Сжигание мусора на полигонах является самым старым, и в то же время неэффективным способом утилизации мусора. Данный способ помогает существенно сократить объемы отходов, однако он является достаточно вредным с экологической точки зрения, поскольку все вредные вещества, содержащиеся в мусоре, при сжигании попадают в атмосферу. Кроме того, как мы уже говорили ранее, мусор является источником многих полезных веществ, поэтому довольно глупо сжигать то, из его можно получать деньги. Именно по этой причине сжигание является весьма непопулярным способом утилизации ТБО.
Экономист:
При низкотемпературн
Высокотемператур
Технолог:
Еще одним достаточно перспективным способом утилизации ТБО является засыпка полигона ТБО для получения свалочного газа. При данном способе утилизации мусор оказывается засыпанным слоем земли, где происходит его разложение, сопровождаемое выделением газа, содержащего метан. Данный газ, получивший название свалочного газа, после его очистки может применяться как обычный природный газ, поэтому данный способ является довольно выгодным с экономической точки зрения. Однако стоит помнить, что для такого способа подойдет не любой полигон, а только сконструированны
Фермер:
И наконец, еще одним способом переработки мусора является его компостирование. Данный способ применим только к отходам органического происхождения (пищевые отходы, растительность, бумага и так далее). Переработка ТБО методом компостирования позволяет получить из отходов компост, являющийся ценным удобрением, использующимся в сельском хозяйстве. Однако такой способ утилизации отходов достаточно редко используется на заводах по переработке ТБО, поскольку данная технология куда больше подходит для применения в частных жилых домах.
Ведущий:
Как вы можете убедиться, современные заводы по переработке ТБО способны быть весьма рентабельными, поскольку они способны производить ценное и востребованное сырье, топливо и энергию из обычного мусора, попутно решая актуальную проблему экологии.
Технолог:
Вместе с тем, одним из основных качеств данных материалов является то, что они содержат в своем составе углерод, который, как известно, является основным источником энергии современной цивилизации. Поэтому вполне логично, что оптимальным способом утилизации отходов подобного рода является их переработка, в результате которой из обычного мусора можно получить качественное и недорогое топливо. Поэтому современные мусороперерабаты
Экономист:
В результате переработки различных видов пластика, резины и многих других углеродосодержащ
При сжигании пиролизное масло выделяет тепла на 25?30% больше чем мазут, имеет более меньшую вязкость, и что немаловажно, не замерзает как мазут при температуре ниже ?35 °C. Поэтому пиролизное масло может быть использовано в котельных установках без необходимости дополнительной переработки и переоборудования этих установок. Однако основным преимуществом пиролизного масла является не это. Дело в том, что пиролизное масло можно переработать путем ректификации, получив из него чистый мазут, бензиновую и дизельную фракцию.
Таким образом, данное масло может быть использовано для получения жидкого топлива. Разумеется, спрос на подобное сырье достаточно высокий, и поэтому человек, решивший купить завод по переработке мусора, не будет думать о том, куда его деть – покупатели сами будут искать производителей данного ценного сырья. А значит, можно не думать о том, где его хранить и кому продать.
Эксперт по энергетике:
Расмотрим, как осуществляется мусоропереработк
Весь собранный в Линчёпинге мусор, отвозится на завод по переработке ТБО «Йерстадсверкен»
- 85% из общего объема составляют продукты органического происхождения
- 15% составляют пластиковые отходы.
Данный мусор здесь сортируется, и полезные фракции отходов отправляется на профильные предприятия, занимающиеся их переработкой. Оставшийся мусор, непригодный к переработке сжигается. Ежегодно в «Йерстадсверкене
Также из отходов шведы получают и биогаз, используемый для нужд городского транспорта.Рациональные шведы подсчитали, что из 4 тонн отходов можно получить столько же энергии, сколько дает 1 тонна нефти. Если перевести объемы сжигаемого мусора к нефтяному эквиваленту, то получается, что полученная в результате переработки энергия соответствует 82 тысячам тонн нефти.
Остаточные продукты сжигания отходов в «Йерстадсверкене
Также, шведам удалось сократить примерно на 50% и количество вредных веществ попадающих в золу. Это достигнуто благодаря внедрению новых стандартов, которые прописаны в Директиве по мусоросжиганию Натурвардсверке, основанной на Директиве ЕС по мусоросжиганию.
Конечным итогом является то, что не более 7% от общего числа бытового мусора в Линчёпинге, как и во всей Швеции отправляется на свалку. Несколько цифр для сравнения – доля неперерабатываем
Это объясняется тем, что вопросом сокращения числа полигонов ТБО шведы обеспокоились достаточно давно. Прежде всего, они на законодательном уровне ввели указ, запрещающий на выброс на свалки органических отходов. Шведские производители товаров закладывают в стоимость упаковки, а равно и всего товара, цену на её утилизацию.
Частые домовладельцы и компании платят мусороперерабаты
Более того, подобная грамотная политика в сфере управления бытовыми отходами недавно привела к тому, что собственного мусора для Швеции уже не хватает. Как заявила прессе Катарина Остланд - старший советник по защите и охране окружающей среды - "Наши возможности переработки ТБО требуют больше отходов, чем вся страна может произвести".
Поэтому шведские власти намерены импортировать ТБО из других стран Европы (в настоящее время речь идет о цифре в 800000 тонн в год). Уже стало известно, что Норвегия готова поделиться со своим соседом мусором. Этой стране дешевле экспортировать отходы, нежели самостоятельно заниматься их переработкой. Ну а Швеции это только на руку, поскольку она будет получать от своих соседей фиксированную сумму за ввозимые ТБО.
Пример Швеции является образцом успешного сочетания законодательства
Но как это ни прискорбно, в России внедрение подобной практики пока затруднительно, поскольку для этого необходимо надлежащим образом разработать законодательную базу, обеспечить необходимую инфраструктуру ( в первую очередь, нарастить мощности уже существующих мусоросжигательн
Ведущий:
Спросите себя: сколько тонн мусора разбросали вокруг за прожитую жизнь? Мимоходом подумайте об этом? Ведь мы возмущаемся, что погрязли в бытовых отходах, что они на глазах в каждом углу и вдоль автомобильных трасс. Возмущаемся, и тут же бросаем под ноги опустевшую сигаретную пачку, окурок, бумажный стаканчик от мороженого, пластмассовую бутылку из-под минералки или пива. Бросаем там, где нас застаёт ненужность того предмета. И нисколько не задумываемся над тем, что всё в реальной действительности
Экономист:
Сегодня люди все чаще задаются вопросом, какое топливо будет экономичнее и возможно ли его получить в домашних условиях, потому что цены на энергоресурсы растут с каждым днем. А ведь можно производить топливо самостоятельно. Если у вас имеется все необходимое, и вы достаточно владеете информацией, то вы сможете своими руками получить биотопливо в домашних условиях. Отходы – естественное сырье для производства топлива.Итак, давайте поговорим о решении данной проблемы, то есть, как получить биотопливо.
Эколог:
Способов, а также средств для этого очень много. Например, биотопливо самостоятельно можно сделать из:
- растительных масел (рапсового, подсолнечного, льняного и др.);
- навоза;
- сахарного тростника;
- кукурузы;
- всевозможных отходов;
- водорослей.
Такие виды топлива как: биодизель, биогаз и биоэтанол чаще всего используются в энергетике.Биото
Для выращивания водорослей, необходим ультрафиолет, вода, углекислый газ. Когда водоросли растут, они снижают объем парниковых газов, так как поглощают углекислый газ. Водоросли выделяют больше биотоплива, чем сельскохозяйстве
Эксперт:
На сегодня известно несколько способов добычи биотоплива. Биомассой могут быть куски древесины, солома и прочее. Из них делают дизельное топливо без серы и других примесей. Помимо всего прочего, биодизельное топливо, когда сгорает, восстанавливает в атмосфере тот объем углекислого газа, который растения поглотили при своем росте.
Во время отработки растительного масла, помимо топлива, получают глицерин и сульфат калия. В биодизеле почти нет серы и бензола. Разложение этого топлива не вредит окружающей среде, выхлопных газов меньше, в отличие от обычного дизельного топлива. Растительное топливо легко воспламеняется. При переработке масла получают глицерин, сульфат натрия.
В скором будущем планируется постройка завода по переработке древесных опилок и добычи чистой биосолярки.
Во время процесса синтеза из каменного угля получают синтетическое топливо. Дрова после сгорания, высокой влажности и без необходимого количества кислорода выделяют пиролизный газ. Топливо из древесных отходов во время горения не выделяет углекислый газ. В синтетическом дизтопливе нет серы.
Технолог:
Из отходов жизнедеятельност
Все выше перечисленные отходы, как все органическое, с течением времени начинают бродить благодаря распространению бактерий. В процессе брожения навоза и других отходов выделяется биогаз, который можно применять, как и природный. То есть биогаз, как и обычный природный газ, можно применять для отопления, для использования электроэнергии, для заправки машины.
После процесса брожения полученная масса позволяет нам получить экологически чистое жидкое и твердое удобрение своими руками, которое прекрасно подходит для применения в сельском хозяйстве. Урожайность при этом существенно увеличивается.
Из ряда таких альтернативных источников энергии как: энергия солнца, ветра, воды и биотоплива мы можем выделить нетрадиционный источник энергии – растительные и животные жиры. Из них можно сделать дизельное топливо своими руками.
Дизельное биотопливо уже применяется во многих странах Европы. В Сингапуре строится крупнейший в мире завод дизельного биотоплива. Помимо этого, есть предпосылки, что скоро такой вид топлива поступит на рынки и жители других стран смогут оценить его достоинства.
Эколог:
Производить дизельное горючее можно не только из отходов сельскохозяйстве
Производственная технология не сложная: семена вышеназванных растений обрабатывают, получают масло. Затем его перемешивают с метанолом, сдабривают катализатором, полученную смесь подвергают очистке – и горючее готово для заправки в топливные баки.
Наиболее подходящим сырьём для получения топлива считается рапс. Это настолько неприхотливое растение, что возделывается где угодно и без всякого ухода. Он произрастает как сорняк. Преимущества получения подобного бензина:
- настоящая находка для тех стран, где нет нефти;
- горючее безвредно;
- легко загорается в двигателе;
- сырьевые возможности неограниченны;
- в ходе производства можно получить глицерин и сульфит натрия.
Есть и отрицательные моменты:
- производство горючего обходится несколько дороже;
- потребуются большие площади пашни для посадки того же рапса;
- рапсовое масло не защищает металл от коррозии;
- уменьшенная токсичность влечёт за собой больший расход горючего.
В главных минусах, надо повториться, значится потребность в больших площадях пахотных земель. А их нет в густонаселённой Европе. Хотя, даже в тех странах, в которых есть где разгуляться, рапсовое производство не очень выгодно. Оно обедняет почву и через несколько лет поле превращается в пустыню.
Британские супермаркеты в планируют использовать пищевые отходы для получения электричества. Энергией, выделяемой остатками бутербродов, куриным жиром, рыбьими головами и прочей органикой,сегодн
Статист:
Для начала - немного статистики. Согласно прогнозам Еврокомиссии, к 2020 году человечество будет выбрасывать до 40% пищевой продукции – а эта цифра кажется просто абсурдной, ведь для производства еды мы тратим огромное количество всевозможных ресурсов. Супермаркеты Европы выбрасывают около 90 миллионов тонн продуктов в год. Часть из них отсортировываетс
Налог «на свалку» в Великобритании делает захоронение отходов дорогим удовольствием: за тонну приходится платить 64 фунта, и к этой сумме каждый год будет прибавляться ещё 8 фунтов. Это значит, что уже сегодня каждый крупный супермаркет теряет в результате не менее 1% годового оборота. Этим объясняется желание торговых гигантов инвестировать в новые виды энергии более $18,2 млрд за последние пять лет, как утверждает агентство «Bloomberg». В поисках новых финансовых решений британские компании изучают, как энергия из куриных ножек, рыбьих голов и остатков бутербродов помогут снизить расходы на электроэнергию и транспортировку мусора.
Экономист:
В менее богатых странах уже давно сообразили, какую выгоду можно извлечь из мусорных куч. Озабоченные дефицитом дешёвых источников энергии, Филиппины начали добывать энергию на свалке для анаэробного разложения в окрестностях Манилы. Здесь бактерии без доступа кислорода превращают мусор в жижу, выделяющую приличное количество метана. Настолько приличное, что его хватает на освещение улиц расположенного поблизости города. Раз уж мусор некуда девать – нужно хотя бы использовать его с умом, решили местные власти, и не прогадали.
Во многих городах Бразилии уже построены заводы, которые сжигают пищевые отходы для производства электроэнергии. Из одной тонны мусора можно получить примерно 8 МДж энергии, а значит сэкономить в среднем 214 кг условного топлива. Эти цифры вполне оправдывают стремление использовать отходы в качестве топлива, не говоря уже про уменьшение нагрузки на муниципальные свалки. Крупная компания по перевозке мусора «Waste Management Inc.» уже приобрела долю в восьми компаниях по разработке систем преобразования мусора в электричество и топливо. Власти Британии предполагают, что такими темпами к 2020 году биотопливо обеспечит 8% всех энергетических нужд страны, что эквивалентно экономии $13 млрд.
Ведущий:
Чем больше людей, тем больше им нужно еды, чем больше еды, тем больше появляется отходов. Сами по себе отходы не представляют особой опасности для окружающей среды. Но правильная утилизация пищевых отходов позволяет получить довольно много различных преимуществ тому, кто будет этим заниматься.
Известно довольно много способов использовать разные испорченные продукты для получения энергии, газа, топлива или удобрений. Многие из тех, кто имеет свое хозяйство, пользуются различными способами утилизации, и полезные ресурсы не пропадают в пустую. Ведь если подумать, огромное количество продуктов с истекшим сроком годности просто выкидывается на свалку, где уже никому не сможет принести никакой пользы. Как же можно решить эту проблему?
Фермер:
Одним из перспективных направлений считается разработка небольших установок для получения газа из отходов жизнедеятельност
Большую часть устройств для утилизации пищевых отходов и последующего получения энергии производят маленькие частные предприятия или даже техники энтузиасты. Конструкция данных устройств обычно разработана их же производителем, поэтому им не составит особого труда переделать нужное вам устройство под ваши нужды.
Хорошо сбалансированное хозяйство, использующее различные установки для утилизации пищевых отходов, может полностью обеспечивать все свои потребности и, при желании, даже продавать энергию государству, как например, часто поступают в Европе. Там, кстати, подобный подход давно прижился и ни у кого не вызывает удивления. Европейцы давно осознали насколько прибыльно использовать любые ресурсы в своих целях.
Но не все фермеры могут себе позволить подобную универсальность. Многие предпочитают концентрироватьс
В целом, это беда современного фермерства, когда люди массово уезжают в город и лишь изредка решают продолжить труд своих родителей. В такой ситуации решением может стать сбор пищевых отходов из ближайших магазинов, школ, ресторанов или гостиниц. Не всегда, но чаще всего это приносит положительный результат.
Промышленные предприятия по утилизации пищевых отходов могут предложить вам по довольно небольшой цене нужное вам сырье. Это не слишком удобный способ для тех, кто живет исключительно своим хозяйством, но человека, который продает свои продукты или животных, данный вариант прекрасно подойдет.
Пищевые отходы также можно найти на различных предприятиях выращивающих животных. Обычно они расположены на удалении от городов и вполне возможно, но зачастую вполне реально найти предприятие поблизости.
Утилизация пищевых отходов постепенно становится все более выгодным делом. Возможно, через несколько десятилетий подобный способ получения энергии будет использоваться повсеместно.
Ведущий:
Спасибо, коллеги! Перечисленные вами возможности, конечно. не отражают всех ресурсов энергосбережения
Методическая разработка представляет собой материал для проведения внеклассной и внеурочной работы по экологии. Предназначена для использования в работе учителей биологии общеобразовательных школ. Мероприятие проводиться в форме ролевой игры для учащихся 10-11 классов. Разработка содержит интересный материал по решению энергетических проблем.
Отправлен сертификат:Конкурс «ЭКОУРОК» - на лучшее занятие по экологии