roskien laittaminen hyvään käyttöön Waste-to-Energy
Kuva: Jan Truter
viimeisten neljän vuosikymmenen aikana me ihmiset olemme kolminkertaistaneet maapallon luonnonvarojen kulutuksemme, sanoi YK: n ympäristöohjelman tuore raportti. Ja maailman Luonnonvarainstituutin mukaan ” puolet-kolme neljäsosaa teollisuustalouksiin vuosittain syötettävistä luonnonvaroista palautetaan ympäristöön jätteinä vain yhden vuoden kuluessa.”
vuonna 2013 Yhdysvalloissa tuotettiin 254 miljoonaa tonnia jätettä eli yhdyskuntajätettä. Tästä noin 87 miljoonaa tonnia joko kompostoitiin tai kierrätettiin, 32,7 miljoonaa tonnia poltettiin energiaksi ja 134,3 miljoonaa tonnia meni kaatopaikoille.
yhdyskuntajäte koostuu paperista, kartongista, elintarvikkeista, ruohonleikkuista, lehdistä, puusta, nahasta, muoveista, metalleista ja öljypohjaisista synteettisistä materiaaleista. Mikään yksittäinen lähestymistapa ei voi käsitellä kaikkia jätetyyppejä, joten jätehuollon hierarkiaa käytetään jätteiden käsittelystrategioiden luokittelemiseen niiden ympäristövaikutusten mukaan. Kestävän jätehuollon keskeinen periaate on pyrkiä käsittelemään jätettä mahdollisimman korkealla jätehierarkiassa.
ensisijaisesti pyritään välttämään 
jätteen tuottamista vähentämällä kulutusta ja pakkaamista. Seuraavaksi paras vaihtoehto on kierrättää, seuraavaksi tulee orgaanisen jätteen kompostointi. Tämän jälkeen jälki-kierrätetty jäte poltetaan energiaksi ja lopuksi viedään kaatopaikalle.
Yhdysvaltain kaatopaikkojen määrä on vuosien varrella vähentynyt, mutta nykyisten kaatopaikkojen keskikoko on kasvanut. Kaatopaikat voivat päästää ilmaan hiilidioksidia, metaania, haihtuvia orgaanisia yhdisteitä ja muita vaarallisia saasteita. Ne ovat Yhdysvalloissa kolmanneksi suurin metaanipäästöjen aiheuttaja, jonka ilmaston lämpenemispotentiaali on 25 kertaa voimakkaampi kuin hiilidioksidin yli 100 vuoden aikana. Kaatopaikkakaasut voivat myös liikkua maan alla aiheuttaen mahdollisesti tulipaloja ja räjähdyksiä, ja kaatopaikoille kertyvä neste tai suotovesi voi saastuttaa pohjavettä. Lisäksi kaatopaikat ovat rumia ja hajuisia.
kaatopaikka Danburyssa. Kuva: Yhdistyneet kansakunnat
kiinteän jätteen kaatopaikalle sijoittaminen tuo mukanaan edellä kuvatut ongelmat ja tarkoittaa myös sitä, että kaikki jätteeseen sisältyvä energia menee hukkaan. Jätteen polttaminen jätteestä energiaksi-laitoksissa ei ainoastaan vähennä sen määrää 87 prosenttia, vaan se voi myös valjastaa siihen sulautetun energian ja käyttää sen hyvään käyttöön.
laitoksia, jotka polttavat jätettä sähkön tuottamiseksi, rakennettiin ensimmäisen kerran 1970-luvulla. puhdasta ilmaa koskevan lain voimaantulon jälkeen kävi selväksi, että laitokset tuottavat vaarallisia elohopea-ja dioksiinipäästöjä; laadittiin standardit, joilla kiellettiin jätteiden hallitsematon polttaminen ja rajoitettiin hiukkaspäästöjä. 1990-luvulla Yhdysvalloissa. Environmental Protection Agency laati suurimmat saavutettavissa olevat Valvontatekniikkasäädökset, jotka edellyttivät jätteestä energiaksi-laitoksia ilman pilaantumisen valvonnan asentamiseksi. Vuonna 2007 EPA vertasi jätteiden ja energian päästöjä vuosien 1990 ja 2005 välillä; se havaitsi vähennyksiä 24 prosenttia typpioksidissa, 88 prosenttia rikkidioksidissa, 99 prosenttia dioksiineissa ja 96 prosenttia elohopeassa.
Yhdysvalloissa on tällä hetkellä 22 osavaltiossa 77 jäte-to-energy-laitosta, jotka käsittelevät 95 023 tonnia jätettä joka päivä ja pystyvät tuottamaan 20 800 gigawattituntia sähköä vuodessa. Euroopassa on yli 400 tällaista kasvia, ja muualla maailmassa niitä on 300.
useimmat näistä laitoksista ovat massapolttolaitoksia. Jäte varastoidaan suuriin bunkkereihin, minkä jälkeen se kuljetetaan liikkuvalle ritilälle uuniin, jossa sitä poltetaan yli 850C: n lämpötilassa vähintään kahden sekunnin ajan täydellisen palamisen varmistamiseksi. Uunin lämpö lämmittää kattilassa olevaa vettä, jolloin syntyy höyryä, joka kääntää turbiinin pyörittämään sähköä tuottavaa generaattoria. Tämän jälkeen sähkö siirtyy verkkoon. Euroopassa joissakin laitoksissa sähköntuotanto yhdistetään kaukolämpöjärjestelmään, jossa ylimääräisellä höyryllä tuotetaan kotien lämmittämiseen käytettävää lämpöä.
poltettavaa jätettä. Kuva: Ari Herzog
noin 20 prosenttia siitä, mitä polttamisen jälkeen jää jäljelle, on vaaratonta pohjatuhkaa; osa siitä käytetään kaatopaikkojen peittämiseen suotoveden vähentämiseksi tai päätyy kaatopaikalle. Euroopassa sitä käytetään usein rakennusteollisuudessa tai tienrakennuksessa.
muovien kuten polyvinyylikloridin palaminen aiheuttaa myrkyllisiä päästöjä, joten kattilan pakokaasu, savukaasu, on käsiteltävä suodattimilla, absorptiolla, pesulla ja/tai muilla laitteilla ennen kuin se voidaan vapauttaa ilmakehään. Savukaasu sisältää lentotuhkaa, joka koostuu hiukkasista ja myrkyllisistä kemikaaleista. Lentotuhkaa on alle 5 prosenttia laitokseen päätyvästä jätteestä; se voidaan käsitellä, mutta se on hävitettävä ongelmajätteenä. Itse asiassa kaikki saasteet, vaikka ne olisi suodatettu tai loukutettu, on hävitettävä erityisillä kaatopaikoilla. Sen jälkeen laitoksen tuottama jätevesi käsitellään ja vapautetaan.
puhtaan ilman laki asettaa standardit rikkidioksidin, vetykloridin, typen oksidien, hiilimonoksidin, hiukkasten, kadmiumin, lyijyn, elohopean ja dioksiinien päästöille. Federal Resource Conservation and Recovery Act vaatii jäännöstuhkan testaamista sen varmistamiseksi, että se ei ole vaarallista ja että se hävitetään tai käytetään asianmukaisesti. Osavaltioiden vaatimukset ovat joskus jopa tiukempia kuin liittovaltion säädökset.
koska dioksiinipäästöt ovat suurin huolenaihe jätteestä energiaan-laitoksissa, Nickolas Themelis, johtaja ja perustaja Columbian yliopiston Earth Engineering Center ja puheenjohtaja Global Waste-to-Energy Research and Technology Council, ja hänen oppilaansa Henri Dwyer julkaisivat inventaarion 2012 dioksiinipäästöistä.
”kaikki energiajätteet tulivat noin kolme grammaa yhden vuoden aikana”, Themelis sanoi. ”Vertailun vuoksi, Yhdysvaltain dioksiinien kokonaismäärä oli 3 000 grammaa. Yksi iso lähde olivat kaatopaikkapalot, joissa oli 1 300 grammaa.”
” Kaikki Yhdysvaltain kasvit. päästävät huomattavasti pienempiä dioksiinipäästöjä kuin kansallisesti vahvistetut raja-arvot…noin 100 kertaa pienemmät”, sanoi Athanasios Bourtsalas, Columbian yliopiston maan ja tekniikan osaston apulaisprofessori. ”Eikä ole todisteita myrkyllisistä aineista, jotka liittyisivät jätteeseen.” Kaikki aiemmat tutkimuksemme ovat osoittaneet, että jätteestä energiaksi on erittäin kestävä jätehuoltotekniikka yli tuhannelle tällä hetkellä maailmassa toimivalle laitokselle.”
covanta ’ s Haverhillin kynsi, ma plant. Valokuva: Rebecca Zieber
covanta, teollisuusjohtaja, jolla on 41 laitosta ympäri maailmaa, vakuuttaa, että sen Yhdysvaltain laitokset toimivat yli 60-90 prosenttia alle vaadittujen päästörajojen. Sen huipputekninen päästöjenrajoitusteknologia ruiskuttaa ammoniakkia tai ureaa uuniin typen oksidin (savusumun ja happosateen komponentti) muuttamiseksi vaarattomaksi typeksi; savukaasuihin lisätty aktiivihiili imee elohopeaa ja dioksiineja; kalkkilietteen ruiskutetaan pakokaasuun, jolloin 95 prosenttia rikkidioksidista ja suolahaposta poistuu.; ja” pussihuone”, joka muistuttaa paljolti pölynimuria, poistaa 99,5 prosenttia savukaasun hiukkasista. Covanta tarkkailee päästöjä 24/7.
kestävän jätteenkäsittelyn lisäksi jätteestä energiaksi-laitoksista saadaan myös muita etuja, kuten porttimaksuja (kunnan jätteen vastaanottamisesta laitokselle maksama tonnikohtainen maksu), tuotettua sähköä ja/tai yhteistuotettua lämpöä, kerätyn romumetallin arvoa ja mahdollisesti uusiutuvan energian päästöhyvityksiä (koska jäte energiaksi on kestävää, jätteestä energiaksi katsotaan uusiutuva teknologia). Keskimäärin yhdyskuntajätettä käsittelevä laitos voi tuottaa noin 500-600 kWh tonnilta; 6 sentillä kilowattituntia kohden tonni jätettä voi tuottaa 30-36 dollaria. Sähkön tuottaminen jätteestä fossiilisten polttoaineiden sijaan säästää myös yhden barrelin öljyä tai neljännestonnin hiiltä jokaista poltettavaa kiinteää jätetonnia kohti. Kun tätä menetelmää verrataan kaatopaikkoihin, jotka eivät palauta metaanipäästöjään, energiajätteestä energiaksi säästyy yksi HIILIDIOKSIDITONNI jätetonnia kohti.verrattuna kaatopaikoille, jotka ottavat talteen kaatopaikkakaasunsa, se säästää noin puoli tonnia hiilidioksidia jätetonnia kohti.
kolmella uudella teknologialla voidaan edelleen vähentää myrkyllisiä päästöjä, jättää vähemmän jäämiä ja tuottaa syngas-kaasuseosta, jota voidaan käyttää sähkön polttoaineena tai josta voidaan tehdä muita energiatuotteita. Kolmea uutta tekniikkaa-kaasutus, plasmakaasutus ja pyrolyysi—pidetään ”muuntoteknologioina”, jotka ovat teknologioita, joihin ei liity palamista (polttaminen hapella). Ne superlämmittävät kiinteää jätettä vähähappisissa ympäristöissä, mikä vähentää huomattavasti myrkyllisten päästöjen tuotantoa ja helpottaa metallien ja kuonan välitöntä hyödyntämistä, joten vähemmän jäämiä menee kaatopaikoille ja jäljelle jäävä on vähemmän myrkyllistä.
näistä eduista huolimatta yhtäkään näistä uusista teknologioista ei ole vielä lanseerattu kaupallisessa mittakaavassa Yhdysvalloissa Japanissa ja Euroopassa, missä maata kaatopaikoille on niukasti, konversiotekniikkalaitoksia on tuettu valtion tuella ja suotuisilla säännöksillä. Kustannukset ovat kuitenkin korkeat, koska jotkin laitokset vaativat tasalaatuisempaa jätettä, jonka esikuormitus lisää kustannuksia, ja nykyiset syngas-puhdistusmenetelmät ovat kalliita.
Bourtsalas selitti, että vaikka massapolttolaitokset voivat käsitellä yli 1000 tonnia kiinteää jätettä päivässä, Japanin konversiotekniikkalaitokset käsittelevät vain noin 100 tonnia päivässä; ne ovat pilottivaiheessa. Britanniassa sijaitseva 900 miljoonan dollarin Tees Valleyn laitos rakennettiin kaasuttamalla käsittelemään 700 000 tonnia jätettä vuodessa. Asetettu avata vuonna 2015, se ei koskaan päässyt vauhtiin, ja meni konkurssiin.
” kaikki nykyisin käytössä oleva tekniikka on peruspolttoa, jossa valmistetaan höyryä, lukuun ottamatta Japanin pieniä laitoksia. Olisi hyvä, että teknologiaa olisi enemmän kuin yksi”, Themelis sanoi. ”Mutta yksi ongelmista jätteestä energiaksi vs. kaatopaikalle on se maksaa hieman enemmän—keskimäärin se maksaa $20 per tonni enemmän. Sekin pikkuraha riittää, joten jos tulee uusi prosessi, joka maksaa 100 dollaria lisää, se ei mene. Se on taloustiedettä.”
muovit muodostavat 13 prosenttia yhdyskuntajätteestä.
paras tapa edistää muuntotekniikoita olisi erotella enemmän yhdyskuntajätteen 10 000 erilaista muovilajia. Tällä hetkellä kierrätysohjelmissa erotellaan muoveista vain 10 prosenttia. ”Jos pystyisitte erottamaan kaikki muovit, niin teillä olisi hyvä raaka-aine muuntotekniikoille…työskentelemme sen parissa”, Themelis sanoi. ”New Yorkin yhdyskuntajätteessä on keskimäärin 11 megajoulea kilogrammaa kohti. Eroteltuna muoveilla olisi 35 megajoulea kilolta, joten on järkevää aloittaa siitä.”
koska Yhdysvaltain kierrätysaste on pysynyt noin 34 prosentissa jo vuosia, jotkut konversiotekniikan puolestapuhujat väittävät, että kierrätys ja kompostointi eivät voi käsitellä kaikkea jätettä ja että kaatopaikoille menevän määrän vähentämiseksi tarvitaan jonkinlaista lämpökäsittelyä. Energiajätteen vastustajat väittävät, että se kilpailee kierrätyksen kanssa, koska laitosten on kyettävä käsittelemään riittävästi jätettä, jotta se olisi kannattavaa, ja joskus niiden on jopa kuljetettava sitä kauempaa, mikä lisää kasvihuonekaasupäästöjä liikenteessä. Ja koska lähes puolet laitoksen kustannuksista menee saasteiden torjuntaan, ne ylläpitävät rahaa voitaisiin käyttää paremmin jätteiden vähentämisen ja kierrätyksen edistämiseen.
Kööpenhaminan jätteestä energiaksi-laitos
Euroopassa jätteestä energiaksi ei kuitenkaan pelota kierrätystä. Ruotsi, Tanska Ja Alankomaat kuuluvat maihin, joissa on eniten jätteestä energiaksi-laitoksia, ja niiden kierrätysaste on korkeimpia. Muutamat Euroopan huippumodernit tehtaat tarjoavat nyt myös muita nähtävyyksiä. Maaliskuussa 2017 avattavaan Kööpenhaminan tehtaaseen tulee laskettelurinne, ja Wienissä sijaitsevaa Spittelaun tehdasta pidetään yhtenä kaupungin 10 suosituimmasta nähtävyydestä mielikuvituksellisen ulkomuotonsa vuoksi.
Spittelaun voimalaitos Wienissä
Yhdysvalloissa poltettiin vuonna 2013 noin 12 prosenttia yhdyskuntajätteestä, 1990-luvun alun 15 prosentista. Poikkeuksena ovat New Yorkin kaltaiset paikat, joissa roskia pitää kuljettaa pitkiä matkoja.
New York on useiden vuosien ajan lähettänyt noin 550 000 tonnia jätettä energiajätelaitoksiin osavaltion muihin osiin, mutta äskettäin Puhtaanapitolaitos sitoutui lähettämään 800 000 tonnia, ja määrä kasvaa tulevaisuudessa. New Yorkin kaupungissa 25 prosenttia jätteestä menee tällaisiin laitoksiin ja 75 prosenttia kaatopaikoille, mikä on parempi kuin maan keskiarvo 10 prosenttia ja 90 prosenttia, themelis sanoi.
on useita syitä siihen, miksi jäteenergian kehitys on pysähtynyt Yhdysvalloissa.Jäteenergialla on edelleen perusteeton Maine saastuttajana joissakin piireissä, ja yhteisöt saattavat vastustaa keskuuteensa sijoitettavia laitoksia. Lisäksi uuden laitoksen rakentaminen maksaa paljon, ja taloudellisen hyödyn saaminen voi kestää vuosia.
”useimmissa Yhdysvaltain osavaltioissa kaatopaikkavero on halvempi kuin jätteestä energiaksi – porttimaksu, eikä kansallista lainsäädäntöä ole”, Bourtsalas sanoi. ”Euroopassa on hyvin vahvoja direktiivejä—kaikki Euroopan unionin maat ovat velvollisia sisällyttämään jätteestä energiaksi jätehuoltojärjestelmiinsä. Yhdysvalloissa jokaisella osavaltiolla on oma lainsäädäntönsä, heillä ei ole yhtä direktiiviä, jolla voitaisiin painostaa lainsäätäjiä ja eri sidosryhmiä edistämään kestävää jätehuoltoa.”
ensimmäinen ja ainoa Yhdysvalloissa vuoden 1995 jälkeen rakennettu jätteen energiantuotantolaitos aloitti toimintansa viime kesänä Palm Beachin piirikunnassa, Fla: ssa. Tämän 672 miljoonan dollarin arvoisen laitoksen odotetaan vähentävän kaatopaikalle menevää jätettä 90 prosenttia, tuottavan 100 MW sähköä ja ottavan talteen 27000 tonnia metalleja sen jälkeen, kun jäte on poltettu joka vuosi. Se täyttää Yhdysvalloissa käytössä olevien laitosten alhaisimmat päästörajat.
Shenzhenin voimalaitos
Kiinan Shenzheniin on rakenteilla maailman suurin jätteenpolttolaitos. Noin 35 hehtaarin suuruisella stadionilla sijaitseva viiden hehtaarin laitos polttaa päivittäin 5500 tonnia jätettä, joka on kolmasosa Shenzhenin asukkaiden tuottamasta jätteestä. Huippumodernissa tehtaassa, jonka on määrä avautua vuoteen 2020 mennessä, on myös puisto ja hotelli. Teknologian kasvu Kiinassa on huomionarvoista: vuonna 2005 siellä oli 15 jäteenergialaitosta, nykyään niitä on 188.
myös Norjan klemetsrudin sähköä ja lämpöä tuottava laitos päästää vuosittain yli 330 700 tonnia hiilidioksidia polttaessaan yhdyskuntajätettä. Äskettäin voimala teki testin, jossa päästettiin höyryistä hiilidioksidipäästöjä ja pystyttiin estämään jopa 90 prosenttia niistä pääsemästä ilmakehään. Norja suunnittelee nyt 300 miljoonan dollarin täysimittaista hiilidioksidin talteenottolaitosta vuoteen 2020 mennessä. Talteen otettu hiilidioksidi kuljetetaan Pohjanmerelle injektoitavaksi ja varastoitavaksi meren alle tai injektoitavaksi öljy-ja kaasukentille tuotannon tehostamiseksi.
maailman jätteestä energiaksi-markkinoiden ennustetaan kasvavan vuosittain noin 5,9 prosenttia ja nousevan 37,64 miljardiin dollariin vuoteen 2020 mennessä, kun se vuonna 2013 oli 25,3 miljardia dollaria, vuoden 2015 raportin mukaan. Waste-to-Energy Research and Technology Council auttaa edistämään tätä kasvua edistämällä parhaita teknologioita, tekemällä yhteistyötä sisarjärjestöjensä kanssa Brasiliassa, Chilessä, Kiinassa, Intiassa, Italiassa ja muualla sekä levittämällä sanaa jätteestä energiaan-hankkeen hyödyistä.