К.И. Рабанеев1, С.Н. Никулина2, Г.А. Кулиева3, И.К. Белова4, Н.Ю.Фатеева5

1–3Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы, Департамент экологической безопасности и менеджмента качества продукции/Институт экологии (Москва, Россия)
4,5 Калужский филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет» (КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана) (г. Калуга, Россия)
1 mr.rabaneev@mail.ru, 2 voinsveta579@mail.ru, 3 kulieva_ga@pfur.ru, 4 belova.ik@bmstu.ru, 5 natalia7906@yandex.ru

Постановка проблемы. С ростом объемов твердых коммунальных отходов (ТКО) по всему миру наблюдается значительное увеличение выбросов парниковых газов (главным образом, метана и углекислого газа), выделяющихся на полигонах. Метан обладает глобальным потенциалом потепления, который более чем в 25 раз превышает таковой для CO2, что делает его одной из наиболее опасных составляющих, влияющих на климат. В условиях современных экологических и климатических вызовов крайне актуально разработать эффективные методы для снижения выбросов метана с полигонов ТКО и оптимизации процессов его переработки в биогаз. Биогазовые установки на полигонах предлагают возможность утилизации метана с одновременным получением ценного энергетического ресурса, который может заменить традиционные ископаемые источники энергии и внести вклад в энергетическую безопасность регионов.

Цель. Разработать математическую модель, которая будет учитывать временную динамику процесса синтеза биогаза на полигонах ТКО и позволит предсказывать объем и состав биогаза (метана, углекислого газа и др.) при различных условиях окружающей среды.

Результаты. Разработана математическая модель синтеза биогаза на полигонах ТКО с учетом временной динамики процесса. Проанализированы ключевые факторы, влияющие на производство биогаза, такие как температура окружающей среды, внутренняя температура полигона, влажность и скорость разложения органических отходов.

Практическая значимость. Модель позволяет предсказать объем и состав биогаза, в частности, концентрацию метана и углекислого газа, при различных внешних условиях. Использование разработанной модели снизит выбросы парниковых газов с полигонов, повысит эффективность переработки отходов и улучшит экологическую обстановку.

Рабанеев К.И., Никулина С.Н., Кулиева Г.А., Белова И.К., Фатеева Н.Ю. Математическое моделирование процесса образования биогаза на полигонах твердых коммунальных отходов // Наукоемкие технологии. 2025. Т. 26. № 4. С. 41−49. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j19998465-202504-05

1. Подобедова Л. Куратор мусорной реформы раскрыл число незаконных свалок в России. [Электронный ресурс] Complete LFG Energy Project Development Handbook (pdf). Режим доступа: rbc.ru (дата обращения 16.11.2024).
2. Активная дегазация полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://conveco.ru/degazatsiya-poligonov tbo. (Дата обращения 12.11.2024).
3. Аммар Али Абд, Джинсу Ким, Дхейа Дж. Джасим, Мохд Росли Отман. Производство зеленого метана путем улавливания диоксида углерода из биогаза полигонов с помощью адсорбции под давлением при посредничестве MOF ZIF-8 // Преобразование энергии и управление. 2024. № 321 (https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.119090).
4. Антушевич А.А., Минакова П.С., Поддубный, А.М. Оценка энергетического потенциала полигона твердых коммунальных отходов // Вопросы безопасности. 2020. № 5.
5. Вайсман Я.И. и др. Управление отходами. Полигонные технологии захоронения твердых бытовых отходов. Рекультивация и постэксплуатационное обслуживание полигона: Монография / Под ред. Я.И. Вайсмана. Пермь: Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. 2012. 244 с.
6. Годой В., Мартин-Лара М.А., Гарсия-Гарсия Г. Оценка воздействия на окружающую среду производства биометана из биогаза с полигонов и его использования в качестве автомобильного топлива // Возобновляемая энергия. 2024. № 237 (https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.121685).
7. Касимов А.М. и др. Биогаз полигонов ТБО – важный резерв альтернативных источников энергии // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2008. 2/3 (32). C. 26–28.
8. Корнилова Н.В. Анализ опыта и перспектив энергетической утилизации твердых коммунальных отходов // Наукоемкие технологии и инновации (XXV Научные чтения). Белгород: Изд-во БГТУ. 2023. С. 894–898.
9. Костарев С.Н. Математическая модель управления состоянием полигона твердых бытовых отходов: Автореф. дис., Пермь, 2003. 24 с.
10. Межправительственная группа экспертов по изменению климата. МГЭИК. 2014: Доклад об изменении климата за 2014 год: Обобщающий доклад. Вклад Рабочих групп I, II и III в Пятый оценочный доклад.
11. Отчет Гринпис: мусор в России. Что делать [hfс мусором в России? [Электронный источник]. Режим доступа: https:// greenpeace.ru/report-RUSSIA GARBAGE.pdf (дата обращения 17.11.2024)
12. Проблема бактериологического газообразования на полигонах твердых бытовых отходов и использования метана как источника энергии. Калужский гос. ун-т им. К.Э. Циолковского, Калуга. 2010. 16 с.
13. Торрес-Эррера С., Паломарес-Кортес Я., Гонсалес-Кортес Х.Х., Кубидез-Паез Д.Ф., Гамисанс X., Кантеро Д., Рамирес М. Биосероочистка свалочного биогаза с помощью биоскруббера пилотного масштаба: эксплуатационные ограничения и микробный анализ // Экологические исследования. 2024. № 246 (https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118164).
14. Середа Т.Г. Обоснование технологических режимов функционирования искусственных экосистем хранения отходов: Автореф. дис., М., 2006. 11 с.
15. Статистика росприроднадзора [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://rpn.gov.ru/open-service/analytic-data/statistic-reports/production-consumption-waste/. (Дата обращения 17.11.2024).