В мире завершено создание первой установки, превращающей отходы в энергию с уровнем улавливания CO₂ свыше 90%. Объект является пилотной установкой, рассчитанной на сжигание 2 тонн мусора в сутки, и располагает системой выделения и захвата углекислого газа.
Ирина Медведева
Условное изображение завода по переработке отходов в энергию. Источник: Getty Images
Японская компания создала инновационный способ выделения и улавливания CO₂ из дымовых газов, образующихся при сжигании отходов.
Технология, разработанная корпорацией Kanadevia, была применена на мусоросжигательном предприятии в токийском районе Синагава. На её создание ушло почти два года, а ещё более года потребовалось на подготовку первой в мире демонстрации, запланированной на ноябрь 2026 года на токийском мусоросжигательном заводе.
Речь идёт об опытной установке, способной перерабатывать две тонны отходов в день, оснащённой системой разделения и улавливания CO₂.
Значение проекта выходит за рамки одной пилотной установки. Сжигание отходов остаётся одним из наиболее распространённых способов обращения с твёрдыми коммунальными отходами в Японии, где ограниченность территории затрудняет расширение полигонов.
При этом традиционные мусоросжигательные заводы выбрасывают CO₂, концентрация которого в дымовых газах недостаточно высока для экономически оправданного улавливания. Технология Kanadevia предлагает изменить саму схему процесса, а не надстраивать систему очистки над существующей печью, что принципиально снижает энергетические затраты на последующее выделение углекислого газа.
Сжигание отходов с применением кислорода и дымовых газов
В отличие от традиционных мусоросжигательных заводов, где отходы сжигают в обычном воздухе, на 71% состоящем из азота и на 21% из кислорода, на токийском объекте вместо воздуха используется практически чистый кислород, а часть отработанных газов возвращается в печь.
Такой подход не даёт азоту разбавлять выхлопные газы, что мешает горению топлива и удерживает концентрацию CO₂ на относительно низком уровне.
В результате новый метод обеспечивает значительно более высокое содержание CO₂ в выхлопных газах — в несколько раз выше, чем в обычных системах. Это упрощает улавливание углекислого газа и делает его эффективнее.
Применяя новый метод, компания рассчитывает поднять концентрацию CO₂ в выхлопных газах, также называемых дымовыми, с 30 до 60 % против нынешних 8–15 %, достигаемых при традиционном сжигании отходов.
Чем выше концентрация CO₂, тем проще и энергоэффективнее выделять и улавливать углекислый газ — независимо от применяемой технологии улавливания.
Ключевым элементом новой схемы является кислородное сжигание с рециркуляцией дымовых газов. Возврат части отработанных газов в печь позволяет регулировать температуру горения, которая при использовании практически чистого кислорода значительно выше, чем при сжигании в воздухе.
Это требует применения жаростойких материалов и точного контроля параметров процесса. Одновременно отсутствие азота в окислителе сокращает образование оксидов азота, что упрощает очистку выхлопных газов и снижает нагрузку на системы газоочистки.
Переработка уловленного углерода
После улавливания CO₂ можно либо сжижать для хранения или транспортировки, либо использовать для получения метана (метанирования), который годится в качестве топлива или промышленного сырья.
Вместо простого сжигания отходов завод улавливает и повторно использует углерод, помогая поддерживать его круговорот, а не выбрасывать в атмосферу, что способствует более экологичному производству.
Кроме того, такие углеродно-нейтральные заводы с замкнутым углеродным циклом, оснащённые новой технологией, дают меньше выхлопных газов и требуют меньше места для систем улавливания и разделения.
Лабораторные испытания показали, что степень извлечения CO₂ превышает 90%. Чистота CO₂, полученного этим методом, выше 95%.
Пилотная установка производительностью 2 тонны отходов в сутки представляет собой демонстрационный объект, на котором отрабатываются режимы работы оборудования и подтверждаются показатели, полученные в лабораторных условиях. Демонстрация, запланированная на ноябрь 2026 года, станет первой в мире проверкой подобной технологии на реальном мусоросжигательном заводе.
После успешного пилотного проекта компания намерена внедрить технологию в коммерческих целях и выйти на стабильный уровень улавливания более 90% CO₂ из дымовых газов.
Коммерциализация технологии
Помимо выработки электроэнергии, такие установки смогут улавливать CO₂ и использовать его как ресурс или сырьё для топлива, говорится в заявлении компании. В нём отмечается, что новая технология после внедрения в производство добавит функцию углеродного цикла на электростанциях, работающих на возобновляемых источниках энергии.
Полученный углекислый газ может использоваться по нескольким направлениям. Сжижение позволяет хранить и транспортировать его к местам захоронения или промышленного применения. Метанирование открывает путь к производству синтетического метана, который может служить топливом или сырьём для химической промышленности.
Таким образом, завод превращается из источника выбросов в элемент замкнутого углеродного цикла, где углерод, содержащийся в отходах, не возвращается в атмосферу, а вовлекается в повторное использование.
Компания рассчитывает на четырёхлетнюю программу коммерциализации технологии. Помимо улавливания CO₂, установки смогут вырабатывать электроэнергию за счёт тепла, выделяющегося при сжигании отходов, что повышает их экономическую привлекательность.
В перспективе подобные решения могут быть интегрированы в электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, добавив им функцию углеродного цикла.
Для Японии, стремящейся к выполнению всех экологических обязательств и углеродной нейтральности при ограниченных возможностях захоронения отходов, такой подход может стать одним из практических инструментов снижения выбросов в секторе обращения с мусором.
