Знайомимо з проєктами секції «Зелена енергетика, воднева економіка, екологія».
Добре було б, якби люди позбулися шкідливих екологічних звичок, економили енергію і ходили пішки. Колись це станеться, але до таких «свідомих» часів цивілізація може й не дожити. На допомогу готові прийти екологічно дружні технології. Учасники X фестивалю інноваційних проєктів «Sikorsky Challenge 2021: Україна і Світ» представили потужний пул новаторських задумів. Для розвитку і впровадження яких потрібні кошти та підтримка.
ЙОГО ВЕЛИЧНІСТЬ ВОДЕНЬ
Водень – це відповідь мінімум на два питання: чим замінити нафту і газ, запаси яких невпинно вичерпуються, і як зменшити загазованість міст. Наприклад, у Києві, де до 90% забруднення повітря спричинено саме автомобілями.«Ринок водню зростає: з 9,85 мільярда доларів у 2020-му до 10,28 мільярда 2021 року. Очікується, що у 2025-му він досягне 11,79 мільярда доларів», – зазначила Наталія Голуб, доцент факультету біотехнології і біотехніки КПІ. Вона презентувала проєкт «Одержання біоводню з відходів різного походження».Водню на нашій планеті вдосталь. Океани вкривають три чверті поверхні Землі. Але виділити його – непроста задача для дослідників. Можна банально – шляхом електролізу води. Але це вимагає чималих витрат енергії. Цікавіше знайти спосіб енергетично вигідний та ще й з отриманням додаткових бонусів, скажімо, переробки відходів.
У проєкті пані Наталі та її колег вихідними матеріалами слугують відходи сільського господарства та стічні води харчової промисловості.
«Ми поєднали два процеси – анаеробне зброджування та біоелектрохімічний, де водень отримують на катоді мікробного паливного елемента (МПЕ). Діоксид карбону, що утворюється під час бродіння, переробляють мікроводорості», – говорить Наталія Голуб.
Переваги: підвищення вмісту водню в біогазі до 80%, скорочення часу бродіння. За рахунок МПЕ – більший вихід водню, чистота якого – 99,9%. Плюс незначні енергозатрати, утилізація СО2, одержання біодобрива.
Довідково: МПЕ — біоелектрохімічні системи, що використовують мікроорганізми як біокаталізатори для генерування електричного струму завдяки їхнім метаболічним процесам.
Автори розробки мають кілька патентів. Для подальшого розвитку проєкту потрібно 75 тис. доларів. Кошти витратять на обладнання для напів промислових установок і відпрацювання технології в неперервному режимі. Інвестору обіцяють частину права власності на технології одержання водню та корисних продуктів із мікроводоростей.
ДОБУТИ ЗОЛОТО З ОТОГО САМОГО…
Величезні поклади сировини матиме компанія, що доведе до промислової стадії проєкт «Створення виробництва «зеленого» водню з мулових осадів міських очисних споруд». Зокрема, у Києві сировинну базу щодня, щогодини поповнюють через каналізаційні мережі п’ять мільйонів людей. Щодоби Бортницька станція аерації (БСА), яка обслуговує столицю, приймає й обробляє від 700 до 900 тис. куб. метрів стічних вод. Мулові поля займають понад 270 гектарів. Як запевняє завідувач сектору енергозбереження УкрНДІ «Ресурс» Ігор Вишняков, усе це з відходів може перетворитися на цінну сировину. Колектив інституту (входить до системи Державного агентства резерву України) разом з партнерами розробив технологію високотемпературного піролізу утилізації мулових осадів. Дає можливість отримувати газ із вмістом водню до 30% з подальшим збільшенням до 60%. Для відокремлення водню застосовуються класичні мембранні технології. Залишки енергетичних газів використовуються у підготовчих циклах – для підсушування мулу тощо. Зола, якої утворюється до 30% обсягу сировини (мулу), – інертна і може йти на виробництво будівельних матеріалів. Піролізатор автори запатентували і протестували. Є конструкторська документація, виготовлена дослідна установка.
Проєкт цікавий тим, що споживач – поруч. І не треба займатися зріджуванням та транспортуванням водню (це непросто й затратно). «Усі очисні споруди розташовані в містах. Де також є мережі газових систем. Згідно з дослідженнями німецьких та японських компаній, можна додавати до 20 відсотків водню в наявні газові мережі. І таким чином продавати його населенню. Тим самим знизивши необхідність імпорту блакитного палива», – говорить Ігор Вишняков.
Додам, що мешканці лівого берега Києва будуть безмежно вдячні тому, хто врятує їх від смороду мулових полів Бортницької станції аерації. Залишилося знайти інвестора, який вкладе необхідну суму у спорудження промислово-дослідної установки. Далі кошти можуть надходити або від органів влади міст, готових платити за утилізацію мулових осадів (у Європі гарантовані платежі становлять від 5 до 50 євро за тонну). Або від газопостачальних компаній, які купуватимуть водень для подачі в розподільчі системи. Ціна такого водню утричі менша за той, що отримують гідролізом.
Не менш цікавою була презентація про отримання водню з алюмінієвого брухту. Родзинка цього проєкту – використання ультразвукової кавітаційної технології. Вона дозволяє генерувати суміш горючого газу на основі водню при взаємодії дрібнодисперсного алюмінієвого порошку у лужному середовищі. Дрібнодисперсний алюміній отримують з розплаву шляхом ультразвукового розпилення в тонкому шарі. Хімічні процеси прискорюються за рахунок ультразвукової кавітації.«Щоб за допомогою алюмінію отримати водень, треба з металу зняти захисну плівку, оксид. Традиційно це роблять за допомогою лугу або кислоти, що не можна назвати екологічним способом. Ультразвукова кавітація вирішує проблему», – говорить один з авторів технології Ігор Ночніченко.
У Полтавській політехніці працюють над наступним етапом – використанням водню в муніципальному транспорті. Сподіваються, що завдяки новаціям зменшиться хімічне забруднення й шумове навантаження на місто. Станції виробництва водню – з тих же стічних вод або за допомогою гідролізу завдяки дешевій енергії сонця/вітру – планують розташувати за містом. Поряд – заправну станцію. «Під водень» для початку хочуть обладнати з десяток автобусів приміських маршрутів. На моє запитання про безпечність його використання чесно зізнаються: проблема така є. Вирішують її сегментацією ємностей для пального.
РЯТУЄМО ТОРФОВИЩА, ПЛЕКАЄМО ДЕРЕВА
Кліматологи закликають людство берегти болота як зіницю ока. Бо це не тільки водні стражі, які захищають клімат, а й концентратори, утримувачі парникових газів. Але жадібне людство використовує торф для своїх потреб. Наприклад, виготовлення горщиків для розсади. На думку студентки інженерно-хімічного факультету КПІ Надії Манишевої й доцента кафедри екології та технології рослинних полімерів цього ж факультету Юлії Носачової торф можна замінити опалим листям.
«Це безмежний ресурс, зокрема, для виготовлення біорозкладних листяних горщиків для розсади. Вони після використання перетворюються на органічне добриво. Такі горщики можуть замінити торф’яні. Також це виробництво менш затратне. Зібране листя або готовий компост треба гарно пропарити, доки фітомаса не стане м’якою. Для більшої клейкості додати крохмаль. Потім заповнити форму і пресувати, залишити сохнути. Собівартість 100 горщиків становить 9 гривень. Тоді як 100 торф’яних коштують 300 гривень», – розповіла газеті «Світ» Надія Манишева. А ще вдасться зекономити на вивезенні листя з міст. Наприклад, КПІ це щороку обходиться у кілька десятків тисяч гривень. Потрібно лише, щоб у листі не траплялося побутове сміття – банки, пляшки, обгортки.
Крім листя, деревини, тіні та кисню дерева можуть давати й енергію. Точніше – передавати від вітру. Пристрій «деревогенератор» перетворює коливання гілок дерева в електрику.
«Мета проєкту – зробити відновлювальну енергетику доступною для власників приватних будинків і територіальних громад. Пристрій можна застосовувати для підзарядки електропристроїв (телефонів, ноутбуків, датчиків моніторингу), освітлення тощо», – каже один з авторів ідеї Олег Козленко.
Рятівною для дерев стане і розробка Сергія Планковського та його колег із Харкова. Це комплекс для раннього виявлення лісових пожеж. Камеру спостереження на потрібну висоту (300-500 метрів) підніматиме спроєктований вченими безпілотний літальний апарат (БПЛА). Це гібрид мультикоптера та повітряного змія. Він обладнаний вітрогенератором, який при піднятті на висоту вироблятиме електроенергію, достатню для автономної роботи комплексу. Пропонують застосувати БПЛА двох типів. Перший – «повітряні змії» – автономні прив’язні апарати для безперервного моніторингу заданої зони. Другий – швидкісні БПЛА наземного базування для перевірки виявлених потенційних загроз, вони оснащені додатковим бортовим обладнанням для виявлення місць займання.
«Для моніторингу, наприклад, Зони відчуження буде достатньо одного «повітряного змія». Камеру треба поставити якісну, така може коштувати до 50 тисяч євро. Але з урахуванням збитків, яких завдають пожежі, ці витрати – як на камеру, так і на доопрацювання нашого апарату та його виготовлення й експлуатацію, відносно незначні. Ми вже подали заявку до Національного фонду досліджень із проханням профінансувати подальші роботи. У нас в активі – сильна команда різнопрофільних фахівців», – розповів кореспонденту «Світу» Сергій Планковський.
Врятувати від наслідків розливу нафти і ліс, і болото, і море-річку-озеро допоможе «Технологія для збирання розливів нафти та нафтопродуктів з водної поверхні та поверхні ґрунту». Забруднені місця обробляють сорбентом. Подібних технологій існує чимало. Перевага цієї – у виробництві великих обсягів ефективного та екологічно безпечного сорбенту на місці розливу. Бо везти готовий невигідно, він дуже легкий і об’ємний.
МІНЯЄМО ЗВИЧКИ
Суть проєкту «Ecogradus» – заохотити людей, насамперед молодь, ставитися дружньо до довкілля.
«Це кросплатформений та персоналізований додаток для смартфону. «Ecogradus» допоможе людині набути екологічних звичок. Пояснюватиме користь тих чи інших екологічних дій. Його переваги − персоналізована система сповіщень з можливістю вибору частоти і часу, коли додаток нагадає виконати певні завдання. Користувачів мотивують за допомогою системи бонусів і винагород. Є календар, який показує досягнення», – розповів представник команди розробників Андрій Мироненко.
Андрій не відразу відповів журі на запитання про потенційних замовників додатку. Мабуть, перехвилювався. Хоча таких буде точно чимало. Узяти хоча б майбутні об’єднання виробників тари та упаковки. Вони будуть створені після ухвалення Закону про відходи, що передбачає розширену відповідальність виробника. Виробники самі відповідатимуть за збір, сортування та переробку своєї продукції.
Ось тут їм і пригодиться додаток, що допоможе формувати у населення звичку викидати окремо папір, пластик, скло тощо. Зараз проєкт закону «вариться» у Верховній Раді. Може, якраз і дозріє на той час, коли автори доопрацюють «Ecogradus». Хоча кошти на це були б доречними вже тут і зараз. Як і для завершення та просування інших розробок, представлених на Sikorsky Challenge.
Олег ЛИСТОПАД, Газета “Світ”, №31 32, серпень 2021 р.