Экологическая и экономическая оценка производства цемента в Египте с использованием топлива из ТБО (refuse-derived fuel)

Превращая мусор в энергию для строительства

Ежедневно в египетских городах образуются горы бытовых отходов, большая часть которых оказывается на незакрытых свалках. В то же время цементные заводы страны сжигают большие объёмы угля и газа, выбрасывая парниковые газы. В этом исследовании рассматривается простая, но влияющая идея: что если часть этого мусора можно очистить, переработать в топливо и использовать для работы цементных печей — одновременно снижая и загрязнение, и объёмы отходов?

Почему отходы и цемент так тесно связаны

Цемент — основа современной застройки, но он даётся дорого для окружающей среды. Производство одной тонны цемента обычно требует больших объёмов энергии и сопровождается выбросами примерно 0,8 тонны диоксида углерода, как из‑за сжигания топлива, так и из‑за нагрева известняка. В Египте большая часть этой энергии всё ещё обеспечивается ископаемым топливом, тогда как ежегодно образуется около 28 миллионов тонн муниципальных твердых отходов, которые в основном сваливаются в открытых местах. Авторы увидели возможность связать эти две проблемы: превратить часть отходов в топливо, известное как refuse‑derived fuel (RDF), и подмешивать его в цементные вращающиеся печи вместо угля и природного газа.

Как мусор превращается в пригодное топливо

Исследование рассмотрело завод по производству RDF в Александрии, перерабатывающий смешанные бытовые отходы. Грузовики доставляют мусор, который затем сортируют, удаляя пригодные для переработки материалы и крупногабаритные предметы. Оставшийся материал измельчают, просеивают, сушат для снижения влажности, снова дробят до однородного размера и пропускают через воздушную сепарацию для удаления пыли и очень лёгких фракций. Из примерно трёх тонн смешанных отходов получается около одной тонны RDF — богатой пластиком, бумагой, текстилем и древесиной, с достаточной теплотворной способностью для сжигания в цементных печах. Производство RDF действительно потребляет электроэнергию и дизель, особенно на этапе сушки, но при этом позволяет отвлечь отходы от свалок и снизить потребность в добыче и транспортировке ископаемого топлива.

Испытание разных топливных смесей на цементных заводах

Чтобы понять влияние RDF, исследователи применили оценку жизненного цикла — метод, отслеживающий экологические воздействия от добычи сырья до выхода завода. Они смоделировали пять сценариев производства одной тонны цемента: от нынешней схемы с исключительно ископаемым топливом до полного замещения угля и газа RDF. Во всех случаях общее количество тепла, требуемого печью, оставалось неизменным — менялась только смесь топлива. По мере увеличения доли RDF от 0 до 100 процентов почти все показатели воздействия — такие как парниковые газы, выбросы, вызывающие кислотность, и токсичные загрязнители, влияющие на воду и почву — устойчиво снижались. В сценарии полного замещения RDF глобальное потепление сократилось примерно на 19 процентов, а потребление ископаемого топлива — более чем на 60 процентов по сравнению с базовым вариантом на чистых ископаемых видах топлива.

Баланс между экологическими выгодами и экономикой

Команда также изучила затраты на производство RDF и на выпуск цемента. Производство RDF требует инвестиций в хранение, обработку и системы безопасности, а также постоянных расходов на обслуживание, электроэнергию и рабочую силу. Тем не менее получившееся топливо оказалось дешевле по единице энергии, чем импортируемый уголь и покупаемый природный газ. Для цементного завода, использующего всего 20 процентов RDF, операционные расходы на тонну цемента снизились примерно на шесть долларов, в то время как общая прибыль осталась почти без изменений. При более высоких уровнях замещения экономия на покупке топлива и потенциальные доходы от приёма отходов (плата за приём) делали RDF одним из самых привлекательных финансовых вариантов, особенно для страны, сильно зависящей от импортируемых ископаемых ресурсов.

Что это значит для чище городов и прочнее дорог

Проще говоря, исследование показывает, что превращение сортированных бытовых отходов в топливо для цементных печей может быть решением «два в одном»: меньше мусора, сгнивающего или горящего на свалках, и более чистое, дешевое производство цемента. Хотя существуют технические сложности — такие как контроль выбросов микрометаллов и диоксинов и поддержание стабильного качества RDF — результаты указывают на то, что высокий уровень использования RDF может существенно сократить эмиссию парниковых газов и потребность в ископаемом топливе без ущерба для экономических показателей заводов. Для стран с быстрым ростом городов и растущими объёмами отходов использование мусора для питания фабрик, строящих эти города, предлагает практичный путь к более циркулярной и менее загрязняющей экономике.

Цитирование: Ali, A., Abuarab, M.E., Ibrahim, M.M. et al. Environmental and economic evaluation of Egyptian cement production using refuse-derived fuel from municipal solid waste. Sci Rep 16, 11369 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44273-2

Ключевые слова: топливо из отходов, производство цемента, муниципальные твердые отходы, оценка жизненного цикла, утилизация отходов с выработкой энергии