1. Актуальность заявленной проблемы

В настоящее время решение энергетических проблем связано с экстенсивным развитием нефтегазовой индустрии. По прогнозам к 2020 г. текущий отбор нефти достигнет 18 млн т в сутки, а в ближайшее десятилетие из недр будут извлечено столько нефти, сколько ее добыто на Земле с начала скважинных разработок нефтяных месторождений до 2000 г. (Денк, 2007), что приведет к исчерпанию углеводородов уже в ближайшее столетие. К альтернативным способам получения энергии относятся получение нетрадиционного углеродного сырья с помощью анаэробной переработки биомассы, в частности, органических бытовых отходов.

Поэтому актуальным становится поиск нетрадиционных источников энергии, одной из разновидностей которых является «выбросная» биомасса, получаемая из бытового мусора. Использование «выбросной» тепловой энергии также направлено на сокращение объемов теплового загрязнения окружающей среды. Известно использование твердых бытовых отходов для получения энергии в результате анаэробного сбраживания. При анаэробном сбраживании отходов происходят процессы ферментации биомассы при мезофильном (30–35 ⁰С) и термофильном (50–55⁰С) режимах. Этот процесс имеет важное энергетическое значение, где продуктом брожения является биогаз, представляющий собой смесь метана и для оксида углерода (IV) в соотношении 60% /40 %. Ограничением использования ТБО для получения биогаза является: рассредоточенность сбора отходов, высокие транспортные расходы, сезонность, повышенная влажность отходов, сбор отходов в условиях России без разделения на органическую и неорганическую фракции и др. Положительным моментом использования отходов в качестве источника энергии является их возобновляемость и увеличение объема ТБО по мере роста населения, дешевизна, невысокое содержание в них канцерогенных веществ (при исключении попадания в них опасных отходов), острая необходимость в утилизации отходов. Теплотворная способность биогаза из отходов, содержащего до 70% метана может достигать 25 МДж/м³ при выходе 0,7 м³/кг ТБО и стоимости 0,07 $/м³ биогаза (Денк, 2007), что представляет значительный интерес рассмотрения получения биогаза на полигонах ТБО.

Система мониторинга накопления, сбора, вывоза и утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) на территории города представляет собой самостоятельный модуль в общей системе управления городским хозяйством. Она подразумевает последовательное решение ряда оптимизационных задач на всех этапах управления отходами для достижения цели - создания комфортной среды обитания граждан. По данным ЖКХ Пермского края на территории региона ежегодно образуется более 40 миллионов тонн отходов, в том числе 1,6 миллиона - ТБО. Но из ТБО можно извлекать вторичные ресурсы и направлять их на дальнейшею переработку. Потенциальный объем извлекаемого вторсырья может составлять в среднем от 20 до 30 процентов (421,7 тысячи тонн в год). Для сравнения, в 2011 году доля ТБО, направляемых на переработку для извлечения вторсырья, составила всего два процента. Увеличив процент реализованного вторсырья можно добиться не только положительного экономического эффекта, но и значительного улучшения экологической обстановки в крае.

Для решения этой проблемы актуально использовать совершенно новые подходы к управлению отходами, направленные не на простой вывоз отходов для их последующего захоронения, а на извлечение из ТБО максимально возможного количества вторичных ресурсов с последующей их продажей перерабатывающим предприятием. При правильном подходе объем вторресурсов может и должен составлять не менее 50% от объема отходов, образующихся у жителей обслуживаемых домов.

Проблема экологически безопасного складирования и хранения отходов становится всё более актуальной для крупных городов - основных производителей отходов, и носит ярко выраженный социальный характер, так как от этого зависит здоровье и качество жизни населения. В нашей стране проблеме размещения ТБО не уделяется должного внимания, несмотря на то, что на полигонах и свалках в России размещается более 80% всех образующихся отходов. Требуется значительная реконструкция существующих полигонов, построенных и эксплуатируемых без учёта современных стандартов, а также строительство новых экологически безопасных объектов складирования ТБО, позволяющих не только грамотно обращаться с отходами, но и приносящих дополнительную пользу обществу, производя биогаз - продукт разложения пищевых отходов. В России ежегодно производит более 700 миллионов тонн отходов, из которых можно получить 66 миллиардов м³ биогаза, или около 110 миллиардов кВт•ч электроэнергии.

Для обеспечения экологической безопасности при внедрении биогазовых технологий необходимо создание информационной системы управления биогазовыми технологиями на объектах депонирования отходов при реализации принципиальной технологической схемы управления, направленной на снижение концентрации загрязняющих веществ в стоках ТБО, уменьшению вероятности возникновения пожаров и взрывов на местах захоронения ТБО, что способствует созданию безопасных биогазовых технологий на полигонах ТБО.