쓰레기에 에너지를 잘 사용하는 쓰레기
사진:얀 트루터
지난 40 년 동안,우리 인간은 지구 천연 자원의 우리의 소비를 세 배로,유엔 환경 프로그램에서 최근 보고서는 말했다. 그리고 세계 자원 연구소에 따르면”산업 경제에 대한 연간 자원 투입량의 절반에서 3/4 은 단 1 년 내에 폐기물로 환경으로 반환됩니다.”
2013 년 미국은 2 억 5 천 4 백만 톤의 쓰레기 또는 도시 고형 폐기물을 생산했습니다. 이 중 약 8 천 7 백만 톤은 퇴비화되거나 재활용되었으며,3 천 2 백 7 십만 톤은 에너지로 연소되었으며 1 억 3 천 4 백 3 십만 톤은 매립지로 사용되었습니다.
도시 고형 폐기물은 종이,판지,음식,잔디 깎기,잎,목재,가죽,플라스틱,금속 및 석유 기반 합성 물질로 구성됩니다. 단일 접근 방식이 모든 유형의 폐기물을 처리 할 수 없으므로”폐기물 관리 계층 구조”는 환경 영향에 따라 폐기물을 처리하는 전략을 평가하는 데 사용됩니다. 지속 가능한 폐기물 관리의 핵심 원칙은 폐기물 계층에서 가능한 한 높은 폐기물을 처리하는 것입니다.
첫 번째 우선 순위는 소비와 포장을 줄임으로써
폐기물 생성을 피하는 것입니다. 다음 제일 선택권은 재생한것을 이다;유기 낭비를 퇴비화함것은 다음 온다. 그 다음에는 재활용 후 폐기물을 에너지로 연소 한 다음 마지막으로 매립합니다.
미국 매립지의 수는 수년에 걸쳐 감소했지만 기존 매립지의 평균 크기는 증가했습니다. 매립지는 이산화탄소,메탄,휘발성 유기 화합물 및 기타 위험한 오염 물질을 공기 중에 방출 할 수 있습니다. 미국에서 그들은 메탄 배출량의 세 번째로 큰 기여자이며,지구 온난화 잠재력은 100 년 이상 이산화탄소보다 25 배 더 강력합니다. 매립 가스는 지하로 이동하여 잠재적으로 화재 및 폭발을 일으킬 수 있으며 매립지에 축적되는 액체 또는 침출수는 지하수를 오염시킬 수 있습니다. 또한 매립지는보기 흉하고 냄새가 있습니다.
댄 버리의 매립지,코네티컷. 사진:유엔
고형 폐기물 매립은 위에서 설명한 문제를 가져오고 폐기물에 내재 된 모든 에너지가 낭비된다는 것을 의미합니다. 폐기물-에너지 플랜트에서 폐기물을 태우는 것은 그 양을 87%줄일뿐만 아니라 내장 된 에너지를 활용하여 잘 사용할 수 있습니다.
전기를 생산하기 위해 폐기물을 태우는 공장은 1970 년대에 처음 건설되었습니다.청정 공기법이 발효 된 후,식물은 위험한 수은 및 다이옥신 배출을 생산하고 있음이 분명 해졌고,통제되지 않은 폐기물 연소 및 입자상 물질의 배출을 금지하는 기준이 확립되었습니다. 1990 년대,미국 환경 보호국은 대기 오염 통제를 설치하기 위하여 폐기물에 에너지 기능을 요구한 최대 달성 가능한 통제 기술 규칙을 설치했습니다. 2007 년 환경 보호국은 1990 년과 2005 년 사이에 폐기물-에너지 배출량을 비교;그것은 산화 질소 24%,이산화황 88%,다이옥신 99%,수은 96%의 감소를 발견했다.
미국에는 현재 22 개 주에 77 개의 폐기물-에너지 시설이 있으며,매일 95,023 톤의 폐기물을 처리하여 연간 20,800 기가 와트 시간의 전기를 생산할 수 있습니다. 유럽에는 400 개가 넘는 식물이 있으며 다른 300 개가 세계의 다른 지역에서 발견됩니다.
이 식물의 대부분은 대량 화상 시설입니다. 폐기물은 대형 벙커에 저장 한 다음 용광로의 이동 화격자로 이송되어 850 도 이상에서 최소 2 초 동안 연소되어 완전한 연소를 보장합니다. 로에서 열은 전기를 만드는 발전기를 몰기 위하여 터빈을 도는 증기를 창조하는 보일러에 있는 물 가열합니다. 그런 다음 전기가 그리드에 들어갑니다. 유럽에서는 일부 식물은 가정을 가열하는 데 사용되는 열을 만들기 위해 여분의 증기를 사용하여,지역 난방 시스템과 전기 생성을 결합한다.
불타기를 기다리는 쓰레기. 사진:아리 헤르 조그
연소 후 남아있는 것의 약 20%는 비 위험 바닥 재입니다;그것의 일부는 침출수를 줄이기 위해 매립지에서 커버에 사용되거나 매립된다. 유럽에서는,그것은 건축 산업에서 또는 도로 건설을 위해 자주 사용합니다.
폴리 염화 비닐과 같은 플라스틱의 연소는 독성 배출물을 생성하므로 보일러의 배기 가스 인 연도 가스는 대기로 방출되기 전에 필터,흡수,스크러빙 및/또는 기타 장비로 처리해야합니다. 연도 가스에는 미립자 물질과 독성 화학 물질로 구성된 비산회가 포함되어 있습니다. 플라이 애쉬는 공장에 들어가는 폐기물의 5%미만이며,처리 할 수 있지만 유해 폐기물로 처리해야합니다. 사실,모든 오염 물질,필터링 또는 갇혀 하는 경우에 특별 한 매 립 지에 폐기 해야 합니다. 식물에 의해 생성한 폐수는 그 후에 풀어 놓입니다 대우됩니다.
청정 공기법은 이산화황,염화수소,질소 산화물,일산화탄소,미립자,카드뮴,납,수은 및 다이옥신의 배출 기준을 설정합니다. 연방 자원 보존 및 복구 법은 유해하지 않고 제대로 폐기 또는 재사용되도록 남은 재의 테스트를 필요로한다. 국가 요구 사항은 때때로 연방 규정보다 훨씬 더 엄격합니다.
다이옥신 배출량은 폐기물-에너지 플랜트의 주요 관심사이기 때문에,니콜라 테멜리스,컬럼비아 대학의 지구 공학 센터의 이사 및 설립자이자 글로벌 폐기물-에너지 연구 및 기술위원회의 의장,그의 학생 앙리 드 와이어는 2012 다이옥신 배출량의 목록을 발표했다.
“모든 폐기물-에너지 플랜트는 1 년 동안 3 그램과 같은 것으로 나타났습니다.”테멜리스가 말했다. “비교하기 위해 미국의 총 다이옥신은 3,000 그램이었습니다. 큰 소스 중 하나는 1,300 그램의 매립 화재였습니다.”
“미국의 모든 식물 약 100 배 낮은,”아타나시오스 부르살라스,컬럼비아 대학의 지구 및 공학과에서 겸임 조교수는 말했다. “그리고 폐기물-투-에너지와 관련된 독성 물질의 증거는 없다. 우리의 모든 과거 연구는 폐기물 대 에너지가 현재 세계에서 운영되는 1,000 개가 넘는 식물에 대해 매우 지속 가능한 폐기물 관리 기술임을 입증했습니다.”
마 공장 코반타의 하버힐에 있는 발톱. 사진: 레베카 지버
전 세계 41 개 시설을 보유한 업계 리더인 코반타는 미국 공장이 필요한 배출량 한도보다 60~90%이상 낮은 수준으로 가동되고 있다고 주장한다. 그것의 최신식 방출 통제 기술은 무해한 질소로 질소 산화물(스모그와 산성비의 분대)를 돌기 위하여 로로 암모니아 또는 우레아를 주사합니다;굴뚝 가스에 추가된 활성화한 탄소는 수은과 다이옥신을 흡수합니다;석회 슬러리는 배출로 이산화황과 염산의 95%제거 살포됩니다; 그리고 진공 청소기와 같은”백 하우스”는 미립자 물질의 99.5%를 연도 가스에서 제거합니다. 코 반타는 배출량을 모니터링 24/7.
폐기물을 지속 가능하게 관리하는 것 외에도 폐기물-에너지 플랜트는 게이트 수수료(폐기물을 받기 위해 시설에 지방 자치 단체가 지불하는 톤당 요금),생산되는 전기 및/또는 공동 생성 된 열,수집 된 고철의 가치 및 잠재적으로 재생 가능 에너지에 대한 탄소 배출권(연료 원이 지속 가능하기 때문에 폐기물-에너지는 재생 가능 기술로 간주 됨)과 같은 다른 혜택을 제공합니다. 시립 고형 폐기물을 처리하는 평균 공장은 톤당 약 500-600 킬로와트를 생성 할 수 있습니다;킬로와트 당 6 센트에서 폐기물의 톤은$30$36 가져올 수 있습니다. 화석 연료 대신 폐기물을 통해 전기를 생산하면 연소되는 고형 폐기물 톤당 1 배럴의 석유 또는 1/4 톤의 석탄을 절약 할 수 있습니다. 이산화탄소 배출량 측면에서,이 방법을 메탄 배출량을 회수하지 않는 매립지와 비교하면 폐기물 대 에너지는 폐기물 톤당 1 톤의 이산화탄소를 절약하고 매립 가스를 회수하는 매립지와 비교하면 폐기물 톤당 약 0.5 톤의 이산화탄소를 절약합니다.
세 가지 새로운 기술은 독성 배출을 더욱 줄이고 잔류 물을 덜 남기고 합성 가스,전기 연료로 사용하거나 다른 에너지 제품으로 만들 수있는 가스 혼합물을 생성 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 가스화,플라즈마 가스화 및 열분해의 세 가지 새로운 기술은 연소(산소로 연소)를 포함하지 않는 기술 인”변환 기술”으로 간주됩니다. 그들은 매우 유독한 방출의 생산을 감소시키는 낮 산소 환경에 있는 고형 폐기물을 최고 가열하고,금속과 광재의 즉시 회복을 촉진합니다 그래서 더 적은 잔류물은 매립식 쓰레기 처리에 가고 남아 있는 저것 보다 적게 유독합니다.
이러한 장점에도 불구하고,이러한 새로운 기술은 아직 미국에서 상업적 규모로 출시되지 않았습니다. 그러나 일부 식물은 더 균일 한 폐기물을 필요로하기 때문에 비용이 높으며 사전 정렬은 비용을 더하고 현재 합성 가스를 청소하는 방법은 비쌉니다.
부르 살라 스는 대량 연소 공장이 하루에 1,000 톤 이상의 고형 폐기물을 처리 할 수 있지만 일본의 전환 기술 공장은 하루에 약 100 톤만 처리한다고 설명했습니다. 영국의 9 억 달러 규모의 티즈 밸리 시설은 가스화를 사용하여 연간 700,000 톤의 폐기물을 처리했습니다. 2015 년 오픈 설정,그것은 땅에 떨어져있어 결코,그리고 파산.
“현재 사용되는 모든 기술은 일본의 작은 공장을 제외하고,증기를 만드는 기본 연소이다. 하나 이상의 기술을 갖는 것이 좋을 것”이라고 테멜리스는 말했다. “그러나 폐기물 대 에너지 대 매립의 문제 중 하나는 비용이 조금 더 비싸다는 것입니다—평균적으로 톤당 20 달러가 더 비쌉니다. 그 작은 돈조차도 변화를 일으키기에 충분합니다.그래서 만약 당신이 100 달러를 더 들게 될 새로운 과정을 얻는다면,그것은 가지 않을 것입니다. 그것은 경제학입니다.”
플라스틱은 도시 고형 폐기물의 13%를 차지합니다.
전환 기술을 홍보하는 가장 좋은 방법은 도시 고형 폐기물에서 10,000 종류의 플라스틱을 더 분리하는 것입니다. 현재 플라스틱의 10%만이 재활용 프로그램에서 분리됩니다. “모든 플라스틱을 분리 할 수 있다면 변환 기술에 좋은 공급 원료를 갖게 될 것입니다… “뉴욕의 도시 고형 폐기물은 킬로그램 당 평균 11 메가 줄을 가지고 있습니다. 플라스틱이 분리되면 킬로그램당 35 메가줄이 생기므로,이것으로 시작하는 것이 좋습니다.”
미국의 재활용률은 수년간 약 34%로 유지되어 왔기 때문에 일부 전환 기술 옹호자들은 재활용과 퇴비가 모든 폐기물을 처리 할 수 없으며 매립지로가는 양을 줄이기 위해서는 어떤 형태의 열 처리가 필요하다고 주장합니다. 폐기물 대 에너지에 반대하는 사람들은 식물이 수익을 낼 수있는 충분한 폐기물을 처리 할 수 있어야하고 때로는 멀리서 운반하여 더 많은 온실 가스 배출을 창출해야하기 때문에 재활용과 경쟁한다고 주장합니다. 공장의 거의 절반 비용이 오염 통제에 들어가기 때문에,그들은 돈이 더 나은 폐기물 감소 및 재활용을 진행 지출 할 수 유지한다.
그러나 유럽에서 코펜하겐의 폐기물-에너지 플랜트
폐기물-에너지는 재활용을 억제하지 않는다. 스웨덴,덴마크 및 네덜란드는 폐기물 대 에너지 시설이 가장 많은 국가 중 하나이며 재활용률이 가장 높습니다. 유럽의 최첨단 식물 중 일부는 이제뿐만 아니라 다른 명소를 제공하고 있습니다. 2017 년 3 월에 개장 할 코펜하겐의 한 공장은 스키 슬로프를 선보일 예정이며 비엔나의 스피 텔라 우 공장은 환상적인 외관 디자인 때문에 도시의 10 대 관광 명소 중 하나로 간주됩니다.
비엔나의 스피 텔라 우 공장
미국에서 폐기물 대 에너지는 2013 년 도시 고형 폐기물의 약 12%를 연소 시켰는데,이는 1990 년대 초반의 15%에서 감소했습니다.이것은 부분적으로 매립지가 토지가 풍부한 미국에서 여전히 경제적 인 선택이기 때문입니다. 예외는 쓰레기 긴 거리를 수송 할 필요가 뉴욕시 같은 장소입니다.
수년 동안 뉴욕은 다른 지역의 폐기물-에너지 플랜트에 약 550,000 톤의 폐기물을 보냈지 만 최근에는 위생부가 800,000 톤을 보내기로 약속했으며 향후 증가세를 보였습니다. 뉴욕시에서는 폐기물의 25%가 그러한 식물로,75%는 매립지로,이는 전국 평균 인 10%와 90%보다 낫다고 테멜리스는 말했다.
미국에서 폐기물 대 에너지 개발이 지연된 몇 가지 이유가 있습니다. 또한 새로운 시설을 건설하는 데 드는 비용이 높고 경제적 이익을 제공하는 데 수년이 걸릴 수 있습니다.
“미국의 대부분의 주에서 매립 세금은 폐기물-에너지 게이트 요금보다 비용이 적게 들고 국가 법률은 없다”고 부르살라스는 말했다. “유럽에는 매우 강력한 지침이 있습니다-모든 유럽 연합 국가는 폐기물 관리 시스템에 폐기물 대 에너지를 구현할 의무가 있습니다. 미국에서는 각 주마다 고유 한 법률이 있으며 지속 가능한 폐기물 관리를 진행하기 위해 입법자와 다른 이해 관계자를 압박 할 수있는 하나의 지침이 없습니다.”
1995 이후 미국에서 건설 될 최초이자 유일한 폐기물-에너지 공장은 지난 여름 플로리다 주 팜 비치 카운티에서 운영되기 시작했습니다. 6 억 7,200 만 달러 규모의 최첨단 공장은 매립지로 가는 폐기물을 90%줄이고,100 백만와트의 전기를 생산하며,매년 폐기물이 연소된 후 27,000 톤의 금속을 회수할 것으로 예상하고 있다. 그것은 미국에서 운영중인 그러한 시설의 가장 낮은 배출 제한을 충족합니다.
심천 공장
세계 최대의 폐기물-에너지 공장은 중국 심천에 건설되고있다. 경기장 디자인 35 에이커에 설정,5 에이커 시설은 매일 폐기물의 5,500 톤,심천의 주민에 의해 생성 된 쓰레기의 3 분의 1 을 소각합니다. 2020 년까지 개장 할 것으로 예상되는 최첨단 공장에는 공원과 호텔이 있습니다. 중국에 있는 기술의 성장은 주목할 만하다:2005 년에,그것은 15 의 폐기물 에 에너지 식물이 있었습니다;오늘 188 가 있습니다.
전기와 열을 생산하는 노르웨이의 클레메츠루드 공장인 오슬로도 매년 330,700 톤 이상의 이산화탄소를 배출하여 도시 고형 폐기물을 태운다. 최근 이 공장은 가스에서 배출되는 이산화탄소를 포착하기 위한 테스트를 진행했으며,이들 중 90%가 대기 중으로 유입되지 않도록 할 수 있었습니다. 노르웨이는 현재 2020 년까지 3 억 달러의 본격적인 탄소 포집 공장을 계획하고 있습니다. 포획 된 이산화탄소는 북해로 운송되어 바다 아래에 주입 및 저장되거나 석유 및 가스전에 주입되어 생산을 향상시킬 것입니다.
글로벌 폐기물-에너지 시장은 2015 년 보고서에 따르면 2013 년 25.3 억 달러에서 2020 년까지 37.64 억 달러에 달하기 위해 매년 약 5.9%성장할 것으로 예상됩니다. 폐기물 대 에너지 연구 및 기술위원회는 최고의 기술을 홍보하고 브라질,칠레,중국,인도,이탈리아 및 기타 지역의 자매 조직과 협력하고 폐기물 대 에너지의 이점에 대한 단어를 전파함으로써 이러한 성장을 촉진하도록 돕고 있습니다.