در سال 2010، میانگین تولید زباله جامد شهری در کشورهای اروپایی بر اساس ارقام ارائه شده توسط یورواستات، حدود 502 کیلوگرم به ازای هر نفر بود. مدیریت پسماند بدون شک یکی از چالش های اصلی جوامع پیشرفته تر با توجه به افزایش مستمر تولید و اثرات زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی آن است.
علیرغم این واقعیت که این گزینه کمترین پایداری از نظر زیست محیطی است، بیشتر این زباله ها همچنان در محل های دفن زباله دفع می شوند. با این حال، روند فعلی کاهش این عمل به نفع گزینه های جالب تر از نظر زیست محیطی و اقتصادی است. دستورالعمل چارچوب زباله در سال 2008 یک سلسله مراتب مدیریت زباله را معرفی کرد که در آن گزینه های مشخص شده از اولویت بالاتر به پایین تر عبارتند از: پیشگیری، استفاده مجدد، بازیافت، بازیافت مواد و انرژی و در نهایت دفع زباله. همانطور که انتظار می رود، گزینه اول مبتنی بر کاهش تولید زباله یا با جلوگیری از فروش اقلام یکبار مصرف، محدود کردن استفاده از پلاستیک، تشویق به بازگشت بسته بندی های شیشه ای و غیره است.
دومین گزینه بهترین استفاده مجدد است که بسته به محصول خاص (بسته بندی، کارتریج تونر، کیسه های خرید، لباس و غیره) قابل انجام است. اگرچه ممکن است گاهی اوقات خود محصول قابل استفاده مجدد نباشد، با این وجود می توان آن را برای استفاده دیگری مانند کاغذ و شیشه بازیافت کرد. اگر هیچ یک از این گزینه ها امکان پذیر نباشد و به جای انباشته کردن زباله در محل دفن زباله، تنها راه پایدار برای کسب سود اقتصادی از آن، بازیابی محصولات ارزشمند از آن است. بازیابی می تواند بر اساس مواد یا انرژی باشد. بازیابی مواد شامل استفاده از ضایعات به عنوان ماده خام در فرآیند دیگری است. این مورد سرباره‌های کوره‌های بلند و قلوه سنگ‌های تولید شده در حین تخریب ساختمان‌ها و غیره است که می‌توانند در تولید سیمان استفاده شوند زیرا حاوی همان مواد معدنی موجود در مواد خام سنتی هستند. بازیابی انرژی یکی دیگر از ابزارهای استخراج سود از زباله با استفاده از آن برای به دست آوردن انرژی های تجدیدپذیر و در عین حال حل یک مشکل زیست محیطی است.
فناوری های مختلف بازیابی انرژی موجود را می توان به عنوان فرآیندهای بیولوژیکی یا حرارتی طبقه بندی کرد. اولی را می توان زمانی به کار برد که زباله حاوی بخش قابل تجزیه زیستی قابل توجهی باشد، در حالی که دومی زمانی قابل دوام خواهد بود که ارزش حرارتی زباله، که از طریق ارزش حرارتی پایین (LCV) اندازه گیری می شود، متوسط یا زیاد باشد.
LewaBrane-RO-B085-LE-4040-en-L
پرکاربردترین فرآیندهای بازیابی انرژی عبارتند از:
- دفع و بهره برداری از گاز محل دفن زباله
- بیومتانیزاسیون
- پیرولیز
- گازی شدن
- احتراق با اکسیژن اضافی (سوختن)
دفع و بهره برداری از گاز محل دفن زباله
با توجه به قوانین فعلی، توصیه نمی‌شود که این جایگزین را عملی بدانیم زیرا میزان زباله‌های زیست تخریب‌پذیر ته‌نشین‌شده در محل‌های دفن زباله همچنان در حال کاهش است. با این حال، انرژی موجود در گاز محل دفن زباله با وجود ایرادات فنی (ارزش حرارتی متغیر، وجود آلاینده‌های متعدد در گاز، شرایط تهاجمی برای موتورهای تولید همزمان یا میکروتوربین‌ها و غیره) باید مورد استفاده قرار گیرد.
بیومتانیزاسیون
بخش زیست تخریب پذیر زباله از طریق فرآیند هضم بی هوازی به بیوگاز و لجن هضم شده تبدیل می شود. بیوگاز مخلوطی از دی اکسید کربن، متان و سایر گازهای اقلیت (H2S و غیره) است که پس از یک فرآیند شستشو ، می توان از آن برای تولید برق از طریق فرآیند تولید همزمان استفاده کرد. انرژی گرمایی باقیمانده فرآیند را می توان بازیابی کرد و تا حدی برای تغلیظ فاضلاب تولید شده از طریق فرآیند تبخیر خلاء و/یا غلظت استفاده کرد. این منجر به آب با کیفیت بالا و ضایعات بسیار غلیظ می شود.
پیرولیز
این فرآیند حرارتی شامل تبدیل مواد آلی به ترکیبات دیگری است که تصفیه آسان‌تر است و در دمای بالا (بین 500 تا 900 درجه سانتیگراد) در غیاب هوا انجام می‌شود. گازی با LCV بالا (مخلوطی از هیدروژن، مونوکسید کربن، متان، اتان، اتیلن و غیره) به دست می آید، اگرچه مقداری از انرژی به دست آمده از گاز باید در خود فرآیند پیرولیز که گرماگیر است استفاده شود. علاوه بر گاز، یک کربن جامد به نام کک نیز تشکیل می شود که از طریق یک فرآیند سوزاندن ثانویه به فرآیند اصلی تجزیه در اثر حرارت از بین می رود.
گازی شدن
این یک فرآیند حرارتی است که در آن احتراق جزئی زباله در شرایط کمبود اکسیژن انجام می شود. در این فرآیند گاز سنتز (مخلوطی از هیدروژن، مونوکسید کربن، آب و هیدروکربن های سبک) تولید می شود که ترکیب آن بسته به ضایعات و شرایط عملیاتی متفاوت است. این گاز سنتز نیز باید قبل از استفاده بعدی تمیز شود. زباله های جامد، عمدتاً قیر و خاکستر، که باید سوزانده شوند، نیز تولید می شود. گاز سنتز را می توان برای تولید الکتریسیته در موتورهای احتراقی یا میکروتوربین ها استفاده کرد، می تواند به سوخت مایع تبدیل شود که می تواند به عنوان جایگزین دیزل مورد استفاده قرار گیرد، در صورت حذف CO2 و اکسیژن از قبل، می تواند به شبکه گاز طبیعی تزریق شود و هیدروژن همچنین می تواند در پیل سوختی برای تولید برق استفاده شود . بنابراین این یک گزینه بسیار جالب و کارآمد است که در حال حاضر در حال بررسی بیشتر است.
احتراق با اکسیژن اضافی (سوختن)
این یک فرآیند حرارتی سریع است که در آن احتراق کامل انجام می شود و زباله ها به دی اکسید کربن و آب اکسید می شوند. برای اینکه زباله ها با اکسیژن واکنش دهند و انرژی تولید کنند باید حاوی کربن، هیدروژن و گوگرد باشد. این پرکاربردترین فناوری بازیابی انرژی است .
به طور خلاصه، سیستم های بازیابی انرژی مبتنی بر زباله یک گزینه پایدار برای مدیریت زباله هستند که امکان صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را فراهم می کند.
علاوه بر این، تعداد روزافزون فناوری های موجود به این معنی است که طیف گسترده ای از ضایعات از همه نوع را می توان در فرآیندهای بازیافت انرژی استفاده کرد.