Техніка та енергетика

МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЗВАЛИЩ ТА ПОЛІГОНІВ ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЕНЕРГІЇ В УКРАЇНІ

Людмила Михайлова, Віктор Дубік, Олександр Думанський, Олександр Козак
Завантажити статтю
Анотація

Динамічні зміни у енергетиці в напрямку пріоритетності відновлюваної енергетики інтенсифікується спрямованістю політичних рішень у євроінтегрованому середовищі на досягнення кліматичної нейтральності у межах реалізації Європейського зеленого курсу. Мета статті полягає у поглибленому дослідженні потенціалу звалищ та полігонів твердих побутових відходів для виробництва енергії в Україні. Реалізація дослідження проводилась із залученням загальних наукових методів, зокрема, аналізу та синтезу, абстрагування, порівняння. Вивчено проблематику освоєння біоенергетичного потенціалу твердих побутових відходів в Україні, у тому числі, організаційний, нормативно-правовий, технологічний та фінансово-інвестиційний аспекти. Проведена ідентифікація позиції різнопланових операцій щодо біоенергетичної переробки відходів у системі поводження з твердими побутовими відходами, зокрема, анаеробного знезараження та виробництва твердого палива, реалізована аналітика низки технологій термічної переробки відходів. Серед особливостей та характерних вимог щодо процесу виробництва біогазу з застосуванням анаеробної методики виділені аспекти технологічної доступності та економічної доцільності. У дослідженні розглядається досвід виробництва і використання органічного палива з відходів (RDF) та твердого відновлюваного палива (SRF), що виробляються з твердих побутових відходів, доведена необхідність оптимізації нормативного забезпечення виробництва біогазу у місцях складування твердих побутових відходів у національному законодавчому полі. Акцентовано спроможність практичного використання органічного палива з відходів (RDF) та твердого відновлюваного палива (SRF), у частковому форматі, нівелювати дефіцит викопних видів палива в Україні та активно втілювати концепцію сталого зеленого курсу щодо раціонального поводження з відходами. Отримані результати можуть бути застосовані при вдосконаленні оптимізаційних стратегічних програм управління твердими побутовими відходами у аспектах їх біоенергетичного потенціалу

Ключові слова

відновлювані паливні ресурси, теплота згоряння, біогаз, морфологічний склад, біомаса, стійкий розвиток

ЦИТУВАТИ
Mikhailova, L., Dubik, V., Dumanskyi, O., & Kozak, O. (2024). Possibilities of landfills and solid waste sites for energy production in Ukraine. Machinery & Energetics, 15(1), 86-94. https://doi.org/10.31548/machinery/1.2024.86
Використані джерела

[1] Abdibattayeva, M., Bissenov, K., Zhubandykova, Z., Orynbassar, R., Tastanova, L., & Almatova, B. (2021). Purification of oil-containing waste using solar energy. Environmental and Climate Technologies, 25(1), 161-175. doi: 10.2478/rtuect-2021-0011.

[2] Aliaghaei, F., Pazoki, M., Farsad, F., & Tajfar, I. (2020). Evaluating of refuse derived fuel (RDF) production from municipal solid waste (case study: Qazvin Province). Environmental Energy and Economic Research, 4(2), 97-109. doi: 10.22097/EEER.2020.187286.1088.

[3] Arias, D.E., Veluchamy, C., Habash, M.B., & Gilroyed, B.H. (2021). Biogas production, waste stabilization efficiency, and hygienization potential of a mesophilic anaerobic plug flow reactor processing swine manure and corn stover. Journal of Environmental Management, 284, article number 112027. doi: 10.1016/j.jenvman.2021.112027.

[4] Atelge, M.R., Krisa, D., Kumar, G., Eskicioglu, C., Nguyen, D.D., Chang, S.W., Atabani, A.E., Al-Muhtaseb, A.H., & Unalan, S. (2020). Biogas production from organic waste: Recent progress and perspectives. Waste and Biomass Valorization, 11, 1019-1040. doi: 10.1007/s12649-018-00546-0.

[5] Calbry-Muzyka, A., Madi, H., Rüsch-Pfund, F., Gandiglio, M., & Biollaz, S. (2022). Biogas composition from agricultural sources and organic fraction of municipal solid waste. Renewable Energy, 181, 1000-1007. doi: 10.1016/j.renene.2021.09.100.

[6] Chae, J.S., Kim, S.W., & In Ohm, T. (2020). Combustion characteristics of solid refuse fuels from different waste sources. Journal of Renewable Materials, 8(7), 789-799. doi: 10.32604/jrm.2020.010023.

[7] Chew, K.R., Leong, H.Y., Khoo, K.S., Vo, D.V.N., Anjum, H., Chang, C.K., & Show, P.L. (2021). Effects of anaerobic digestion of food waste on biogas production and environmental impacts: A review. Environmental Chemistry Letters, 19(4), 2921-2939. doi: 10.1007/s10311-021-01220-z.

[8] Chupa, V., & Adamenko, Ya. (2023). Study of ash level and content of chemical elements in ash of different types of household solid waste and solid fuel pellets. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 14(1), 92-98. doi: 10.31471/2415-3184-2023-1(27)-92-98.

[9] Danylyshyn, V., & Koval, M. (2023). Analysis of biogas production and prospects for the development of biogas technologies in Ukraine. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(3), 90-102. doi: 10.56407/bs.agrarian/3.2023.90.

[10] Davydov, V., & Chebanenko, M. (2023). The main problems in the utilisation of municipal solid waste. In Proceedings of the III International Scientific and Practical Conference “Theoretical and Practical Aspects of Modern Scientific Research” (pp. 104-109). Seoul: ΛΌГOΣ. doi: 10.36074/logos-24.11.2023.31.

[11] Gerassimidou, S., Velis, C.A., Williams, P.T., & Komilis, D. (2020). Characterisation and composition identification of waste-derived fuels obtained from municipal solid waste using thermogravimetry: A review. Waste Management & Research, 38(9), 942-965. doi: 10.1177/0734242X20941085.

[12] Ghosh, P., Shah, G., Sahota, S., Singh, L., & Vijay, V.K. (2020). Biogas production from waste: Technical overview, progress, and challenges. In Bioreactors (pp. 89-104). London: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-12-821264-6.00007-3.

[13] Govarthanan, M., Manikandan, S., Subbaiya, R., Krishnan, R.Y., Srinivasan, S., Karmegam, N., & Kim, W. (2022). Emerging trends and nanotechnology advances for sustainable biogas production from lignocellulosic waste biomass: A critical review. Fuel, 312, article number 122928. doi: 10.1016/j.fuel.2021.122928.

[14] Haar, Q. (2023). Refuse Derived Fuels (RDF) and Solid Recovered Fuels (SRF) A case study of characteristics and opportunities. Retrieved from https://hdl.handle.net/11250/3092828

[15] Haponych, L., Topal, O., Golenko, I., & Kobzar, S. (2022). Estimation of potential of RDF production based on found technological and morfological properties of munisipal solid wastes of Ukraine. Scientific Papers of the National University of Food Technologies, 28(3), 44-59.

[16] Holik, Yu., Krot, O., & Serha, T. (2023). Household solid waste as a reserve energy potential of the city. In Ecology. Environment. Energy Saving (pp. 37-47). Poltava: National University “Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic”.

[17] Kobzar, S., Topal, O., Haponych, L., & Golenko, I. (2021). Investigation of the co-firing of natural gas and RDF in a model combustion chamber. Bulletin of Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute. Series “Chemical Engineering, Ecology and Resource Saving”, 20(4), 67-73. doi: 10.20535/2617-9741.4.2021.248946.

[18] Kolienko, A., Shelimanova, O., & Biletskyi, D. (2023). Factors of using waste as fuel in thermal energy systems of. Energy and Automation, 6, 98-107. doi: 10.31548/energiya6(70).2023.098.

[19] Marchenko, V.M., Kavtysh, O.P., & Makalyuk, I.V. (2022). Energy potential of waste in the EU and Ukraine. In Materials of the XVIII International Scientific and Practical Conference “Modern Problems of Management” (pp. 54-56). Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute.

[20] Maroušek, J., Strunecký, O., Kolář, L., Vochozka, M., Kopecký, M., Maroušková, A., & Cera, E. (2020). Advances in nutrient management make it possible to accelerate biogas production and thus improve the economy of food waste processing. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. doi: 10.1080/15567036.2020.1776796.

[21] Nwokolo, N., Mukumba, P., Obileke, K., & Enebe, M. (2020). Waste to energy: A focus on the impact of substrate type in biogas production. Processes, 8(10), article number 1224. doi: 10.3390/pr8101224.

[22] Order of the Cabinet of Ministers of Ukraine No. 1363-r “On Approval of the Strategy of Environmental Safety and Adaptation to Climate Change for the Period up to 2030”. (2021). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1363-2021-%D1%80#Text

[23] Pak, Y.N., & Pak, D.Y. (2017). Solid fuel quality control by the pulsed neutron-gamma method. Solid Fuel Chemistry, 51(3), 183-187. doi: 10.3103/S0361521917030089.

[24] Piskun, V., Zolotarov, A., Ponomarova, M., Zolotarоva, S., & Yevsiiukov, O. (2024). Utilisation of livestock by-products for resource-saving biogas production in industrial pork production. Scientific Horizons, 27(1), 117-126. doi: 10.48077/scihor1.2024.117.

[25] Rausch, P., & Suchanek, M. (2021). Socioeconomic factors influencing the prosumer’s investment decision on solar power. Energies, 14(21), article number 7154. doi: 10.3390/en14217154.

[26] Romaniuk, O.O., & Yarovenko, V.S. (2020). Thermochemical methods of energy production from waste. In Proceedings of the III International Scientific and Practical Conference “Energy Saving and Industrial Safety: Challenges and Prospects” (pp. З16-322). Kyiv: Osnova.

[27] Sobczak, A., Chomać-Pierzecka, E., Kokiel, A., Różycka, M., Stasiak, J., & Soboń, D. (2022). Economic conditions of using biodegradable waste for biogas production, using the example of Poland and Germany. Energies, 15(14), article number 5239. doi: 10.3390/en15145239.

[28] State Statistics Service of Ukraine. (2024). Economic statistics/Environment. Retrieved from https://ukrstat.gov.ua/operativ/menu/menu_u/ns.htm.

[29] Trehub, О.A. (2022). Development of bioenergy potential of household waste in the conditions of post-war recovery: Economic and legal dimension. Economics and Law, 3(66), 47-59. doi: 10.15407/econlaw.2022.03.047.

[30] Zupančič, M., Možic, V., Može, M., Cimerman, F., & Golobič, I. (2022). Current status and review of waste-to-biogas conversion for selected European countries and worldwide. Sustainability, 14(3), article number 1823. doi: 10.3390/su14031823.