Золошлаковые отходы — серьезная экологическая проблема

ЭкспертHi-Tech

Дело в шлаке

Золошлаковые отходы — серьезная экологическая проблема для нескольких российских регионов, особенно в Сибири. Сегодня есть множество технологий утилизации этого вида отходов, но лидеры отрасли сталкиваются с серьезными проблемами

Ксения Клепча

Несмотря на мрачные прогнозы для угольной отрасли, именно уголь, по данным Международного энергетического агентства, остается самым доступным и распространенным источником энергии в мире.

Мировая экономика в принципе не может пожертвовать дешевой и надежной энергией угля, ведь именно она позволяет развиваться промышленности и другим значимым отраслям. Без надежного энергоснабжения облачные технологии, Big Data, искусственный интеллект, биткойны и фейсбуки останутся только в воспоминаниях.

Наличие угл я в топ ливноэнергетическом балансе означает надежность и безопасность энергоснабжения. Кроме того, ископаемое топливо останется более дешевым, чем продукция возобновляемой энергетики. Как отметил в интервью «Российской газете» замминистра энергетики РФ Анатолий Яновский, чистая угольная генерация в 1,3 раза дешевле ветряной и в 1,9 раза дешевле солнечной.

Тем не менее тепловой генерации приходится адаптироваться к «зеленым» веяниям. Усилия участников рынка направлены прежде всего на сокращение всех видов выбросов, включая углекислый газ, с которым связывают парниковый эффект, и на утилизацию золошлаковых отходов (ЗШО) — твердых остатков, образующихся после сжигания угля.

В утилизации ЗШО в мире накоплен серьезный опыт, есть эффективные технологии. Наша страна в этом процессе пока в отстающих: по разных оценкам, сейчас в России перерабатывается только 10–15% золошлаковых отходов, остальное отправляется в отвалы.

Тем не менее в Энергетической стратегии РФ поставлена масштабная задача к 2035 году выйти на утилизацию половины всех ежегодно образующихся ЗШО. В прошлом году впервые на государственном уровне был сформулирован комплексный план утилизации отходов сгорания твердого топлива. Его реализация потенциально может принести порядка 100 млрд рублей.

Что не так с золошлаками

ЗШО — это минеральная несгорающая часть угля, образующаяся в топках ТЭЦ: смесь золы и шлака, угольного остатка в виде камней, в соотношении примерно 4:1. Если говорить о химическом составе, то на 45–60% это оксид кремния, от 10 до 30% — оксид алюминия; в составе ЗШО также есть железо, кальций, магний и другие элементы, а также триоксид серы. В основном такие отходы относятся к низкому классу опасности. Однако основная проблема золошлаков иная: они требуют больших площадей для хранения.

Данные о том, сколько твердых отходов образуется при сгорании одной тонны угля, разнятся — это зависит от качества и типа топлива. Более того, у угля есть такой параметр, как зольность, он обозначает процент золы, остающийся от первоначальной массы. Параметр для каждого месторождения свой, но в целом зольность находится в диапазоне от 10 до 40%.

По данным комитета Госдумы РФ по энергетике, ежегодно в России для получения электрической энергии сжигается более 123 млн тонн твердого топлива, в результате чего образуется свыше 20 млн тонн ЗШО. При этом в стране уже скопилось около 1,5 млрд тонн таких отходов, которые занимают более 28 тыс. гектаров. По прогнозам, представленным председателем думского комитета по энергетике Павлом Завальным, если уровень переработки ЗШО останется таким же, то уже к 2030 году объем отходов достигнет двух миллиардов тонн.

Ситуация осложняется географической концентрацией золоотвалов. Треть их скапливается в Сибири, при этом некоторые хранилища находятся прямо в городской черте. Дело в том, что сами золоотвалы не выносятся за территорию городов и, как правило, находятся в непосредственной близости от ТЭЦ, соединяясь с ними системами трубопроводов для подачи отработанной оборотной воды в смеси с золами (гидропульпы).

«Кроме того, в перспективе золошлаковые отвалы могут негативно сказаться на обеспечении энергетической безопасности страны. В случае переполнения отвалов угольных ТЭС, что при существующем положении дел может произойти уже в среднесрочной перспективе, придется вынужденно принимать решение о выводе угольных ТЭС из энергобаланса или их ограничении. В условиях запланированного роста угольной генерации это создает риски снижения надежности энергообеспечения различных территорий и секторов экономики. То есть нерешение этой проблемы ставит под сомнение развитие угольной генерации», — заявил Павел Завальный на тематическом круглом столе.

Примеров много

Мир знает множество способов пустить золошлаковые отходы в дело. В развитых странах доля переработанных ЗШО давно превышает 50%, а в Японии, например, вообще достигает 100%. Страна озаботилась утилизацией золы и шлаков еще в 1980-е годы. Японцы планировали постепенно снизить долю угольной генерации, заменив ее на атомную, но авария на АЭС «Фукусима-1» приостановила этот процесс. Кстати, Япония — одна из немногих стран, которая умудряется ЗШО экспортировать.

Среди лидеров по утилизации также Китай, Индия, США и Австралия. Китай лидирует по количеству образованных и переработанных отходов. Если говорить об их доле, то она достигает почти 70%. В стране, потребляющей в 32 (!) раза больше угля, чем Россия, проблема ЗШО в целом решена.

Крупные потребители на товарном рынке — строительная индустрия и промышленность строительных материалов. Использование золошлаков снижает себестоимость ряда строительных материалов (цемент, сухие строительные смеси, бетон, строительные растворы) на 15–30%. Применение ЗШО в земляном полотне автомобильных дорог способствует снижению их себестоимости.

Один из наиболее доступных методов переработки золошлаковых отходов — использование их в качестве наполнителя при изготовлении бетонной смеси. Эта технология позволяет снизить себестоимость тяжелого бетона при изготовлении тротуарного и других видов отделочного камня, а также в монолитном домостроении. Например, с использованием ЗШО построен небоскреб «Бурдж-Халифа» в ОАЭ. В нашей стране дома с использованием таких материалов возводились начиная с 50-х годов прошлого века.

Второй вариант использования — извлечение глинозема для последующего производства алюминия. При этом содержание оксида алюминия в золах некоторых видов углей может достигать 30%.

С 2011 года ЗШО включены в перечень приоритетных материалов промышленного производства. Это значит, что предприятия, использующие этот вид материалов для алюминиевой отрасли, могут претендовать на субсидии государства.

Кроме промышленности ЗШО используют для сельскохозяйственных нужд: в мелиорации, при производстве удобрений, при обратной засыпке отработанных месторождений. Еще один вариант: недавно ученые Кузбасского государственного технического университета разработали технологию переработки золошлаковых отходов в жидкое стекло для дальнейшего производства негорючих строительных материалов.

Лидеры в России

В нашей стране утилизация ЗШО — это пока разовые инициативы отдельных компаний. Занимаются ею и в компании СУЭК, ведущем производителе угля и энергии в России.

Чтобы уменьшить площадь золошлакохранилищ, СУЭК стремится использовать эти отходы в хозяйственных целях: для рекультивации нарушенных земель, в том числе отработанных карьеров, и обустройства автомобильных дорог. Подобные проекты уже реализованы в Хакасии, Новокузнецке, Белове, Новосибирске и Красноярске. В планах еще три подобных масштабных проекта рекультивации земель в Красноярске, Назарове и Кемерове. Исследование НИТУ МИСиС, проведенное по заказу компании в 2017 году, показало, что использование ЗШО для рекультивации карьеров безопасно для экологии.

«К началу 2020 года объем утилизируемых золошлаков с СУЭК достигал 1,3 миллиона тонн в год, или порядка сорока процентов от годового объема образования ЗШО. Однако в 2020 году общее количество образуемых отходов на угольных электростанциях СУЭК увеличилось примерно в три раза в связи с включением в периметр компании Рефтинской ГРЭС, Красноярской ГРЭС-2 и Приморской ГРЭС. Все ЗШО станций СУЭК имеют пятый класс опасности, они практически не опасные», — объясняют в компании.

Стоит отметить, что именно рекультивацию земель в нашей стране считают одним из самых перспективных направлений использования ЗШО. Так, по данным Минэнерго России, в Кузбассе площадь земель, нарушенных в связи с добычей полезных ископаемых, в десять раз превышает среднероссийский показатель, достигая в среднем значения 0,7%, а в некоторых районах — до 25%. Рекультивация этих нарушенных земель с использованием золошлаковых материалов (ЗШМ) позволит вернуть их в хозяйственный оборот.

СУЭК рекультивирует карьеры с использованием ЗШМ с 2017 года, однако объемы пока невелики — мешает высокая стоимость и трудоемкость транспортировки ЗШМ.

Нужны стимулы

Самый распространенный способ удаления золы и шлаков с ТЭЦ — по трубопроводу: шлаки смешивают с водой и в виде пульпы отправляют на золошлакоотвал, где они перерабатываются в ЗШМ. В среднем переход ЗШО в пригодные для дальнейшего использования в рекультивации материалы занимает примерно год-два. Одна из проблем состоит в том, что перевозка таких отходов возможна примерно пять месяцев в году. Большинство отвалов сосредоточено в Сибири; проведенные эксперименты показали, что погрузка, транспортировка и выгрузка при отрицательных температурах требуют слишком больших ресурсов.

Во-вторых, сама транспортировка в любое время года капиталоемка. По расчетам СУЭК, перевозка золошлаковых материалов с Красноярской ГРЭС-2 до Бородинского разреза (примерно 65 км) может оказаться убыточной.

Стоит отметить, что именно эта проблема мешает другим странам довести переработку ЗШО до 100%. Например, в Китае переработка сосредоточена в тех областях, где в непосредственной близости от станций находятся строительные предприятия. А Японии удалось добиться таких результатов только потому, что большинство ТЭЦ расположены на берегу: это позволило перейти на более выгодную транспортировку водным транспортом.

Кроме того, в большинстве стран действует государственная поддержка переработки ЗШО в виде субсидий, а также значительных налоговых льгот. Этого не хватает в России для успешного решения проблемы ЗШО.

Фото: Донат Сорокин/ТАСС

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Кризис, к которому мы готовы Кризис, к которому мы готовы

Первые оценки нефтяного кризиса оказались сильно преувеличенными

Эксперт
Глава из книги лауреата Букеровской премии Говарда Джейкобсона «Немного пожить» Глава из книги лауреата Букеровской премии Говарда Джейкобсона «Немного пожить»

Первая глава из новой книги Говарда Джейкобсона «Немного пожить»

СНОБ
Шах и мак Шах и мак

Что ждет Афганистан, из которого ушли очередные сеятели разумного и доброго?

Maxim
Поколение TikTok и отношения: чему стоит поучиться у зумеров Поколение TikTok и отношения: чему стоит поучиться у зумеров

Как применить свойственные зумерам навыки в личных отношениях?

Psychologies
Девять значимых событий 2021 года в физике и астрономии Девять значимых событий 2021 года в физике и астрономии

Самые важные события прошедшего года в физических и астрономических областях

Наука и жизнь
«Ты не понимаешь!»: как и почему мужчины учат женщин жить «Ты не понимаешь!»: как и почему мужчины учат женщин жить

«Менсплейнинг»: Почему мужчины считают себя умнее женщин

Psychologies
Медленно, но верно: как восстановить баланс между отдыхом и работой Медленно, но верно: как восстановить баланс между отдыхом и работой

Как найти свой рабочий ритм, следовать ему и при этом все успевать?

Psychologies
Григорий Чухрай. Баллада о солдате Григорий Чухрай. Баллада о солдате

Каким был Григорий Чухрай? Рассказывают его сын и дочь

Караван историй
«Влияние Илона не будет вечным». Виталик Бутерин дал интервью после обвала биткоина «Влияние Илона не будет вечным». Виталик Бутерин дал интервью после обвала биткоина

Создатель криптовалюты Ethereum Виталик Бутерин дал интервью

Inc.
15 мыслей Владимира Машкова 15 мыслей Владимира Машкова

Владимир Машков — о счастье, страхе, журналистах и новом спектакле

GQ
Как изменились звезды телесаги «Две судьбы»: Семёнова, Вольская и другие Как изменились звезды телесаги «Две судьбы»: Семёнова, Вольская и другие

Российская мелодрама, которая стала нашим ответом латиноамериканским сериалам

Cosmopolitan
Какие парни нравятся девушкам: список самых привлекательных особенностей мужчин Какие парни нравятся девушкам: список самых привлекательных особенностей мужчин

Наиболее привлекательные для женщин черты внешности и характера мужчин

Playboy
Вышел из дома и не вернулся: трагичные судьбы детей – актеров советского кино Вышел из дома и не вернулся: трагичные судьбы детей – актеров советского кино

Слава не сделала их счастливыми, а судьба многих закончилась трагично

Cosmopolitan
Необязательно рак: 7 причин, по которым может болеть грудь Необязательно рак: 7 причин, по которым может болеть грудь

Боль в груди может быть разной

Cosmopolitan
Улетели в космос в водолазных костюмах: сможет ли самоирония спасти «Форсаж 9» Улетели в космос в водолазных костюмах: сможет ли самоирония спасти «Форсаж 9»

Что человечество ищет в «Форсаже»?

Forbes
3 мифа о том, как понять, что человек врет, и один настоящий признак 3 мифа о том, как понять, что человек врет, и один настоящий признак

Профессор психологии из Университета Техаса рассказал, как вычислить лжеца

Maxim
Слушать кино: плей-лист художника по костюмам сериалов «Перевал Дятлова» и «Эпидемия» Дарьи Фоминой Слушать кино: плей-лист художника по костюмам сериалов «Перевал Дятлова» и «Эпидемия» Дарьи Фоминой

Плей-лист Дарьи Фоминой, художницы по костюмам «Перевала Дятлова» и «Эпидемии»

Esquire
Завоевание умов: почему так важны институциональные проекты российских меценатов Завоевание умов: почему так важны институциональные проекты российских меценатов

Недоверие россиян к бизнесу мешает развитию страны. Как исправить эту ситуацию

Forbes
Осознанные сновидения: как научиться управлять своими снами и зачем это надо Осознанные сновидения: как научиться управлять своими снами и зачем это надо

Думаешь, что осознанные сновидения – это понятие из альтернативной науки?

Cosmopolitan
Семейный бизнес: как старейшая итальянская марка развивает тренд на экологичность в России Семейный бизнес: как старейшая итальянская марка развивает тренд на экологичность в России

Генеральный директор Boggi Milano — о том, как бренд открыл 10 бутиков в России

Forbes
Освоение Арктики: «Севморпуть» возвращается Освоение Арктики: «Севморпуть» возвращается

Россия вновь взялась за Арктику всерьез

Популярная механика
Диета доктора Борменталя: никаких запретов! Диета доктора Борменталя: никаких запретов!

Диета, которая на сегодняшний день считается одной из самых эффективных

Лиза
Тренировки по ночам и до тошноты: как я поборола зависимость от спорта Тренировки по ночам и до тошноты: как я поборола зависимость от спорта

История девушки, которая смогла проработать зависимость от спорта

Cosmopolitan
Реальный демон Максвелла стал в десять раз мощнее Реальный демон Максвелла стал в десять раз мощнее

Мощность и скорость работы информационного двигателя

N+1
ГЛПС: симптомы, лечение, профилактика ГЛПС: симптомы, лечение, профилактика

Что делать при первых симптомах геморрагической лихорадки и как обезопасить себя

РБК
Рисовая диета: меню, эффективность, противопоказания Рисовая диета: меню, эффективность, противопоказания

Рисовую диету считают одной из самых эффективных в краткосрочной борьбе с весом

РБК
Рожать аморально? Лера Кудрявцева, Мария Миронова и другие звездные мамы 40+ Рожать аморально? Лера Кудрявцева, Мария Миронова и другие звездные мамы 40+

Для российских звезд позднее материнство остается непривычным явлением

Cosmopolitan
Не хочу бояться Не хочу бояться

Девушка, которую искалечил бывший муж, – о том, как научиться жить с протезом

Домашний Очаг
7 дурацких идей, принесших авторам миллионы 7 дурацких идей, принесших авторам миллионы

Поверь, даже твоя пупочная шерсть может оказаться кому-то нужна!

Maxim
Князь, губернаторы, воевода и секретарь Князь, губернаторы, воевода и секретарь

Самые известные первые лица Нижнего Новгорода

Дилетант
Открыть в приложении