Sette Søppel Til God Bruk Med Avfall Til Energi
Foto: Jan Truter
I løpet av de siste fire tiårene har vi mennesker tredoblet vårt forbruk av jordens naturressurser, sa En nylig rapport fra Fns Miljøprogram. Og Ifølge World Resources Institute » en halv til tre fjerdedeler av årlige ressursfaktorer til industrielle økonomier returneres til miljøet som avfall innen bare ett år.»
I 2013 produserte USA 254 millioner tonn søppel, eller kommunalt fast avfall. Om lag 87 millioner tonn av dette ble enten kompostert eller resirkulert, 32, 7 millioner tonn ble brent for energi og 134, 3 millioner tonn gikk til deponier.
Kommunalt fast avfall består av papir, papp, mat, gress, løv, tre, lær, plast, metaller og petroleumsbaserte syntetiske materialer. Ingen enkelt tilnærming kan håndtere alle typer avfall, så et «hierarki av avfallshåndtering» brukes til å rangere strategiene for å håndtere avfall i henhold til deres miljøpåvirkning. Et sentralt prinsipp for bærekraftig avfallshåndtering er å forsøke å håndtere avfall så høyt oppe i avfallshierarkiet som mulig.
første prioritet er å unngå å produsere 
avfall ved å redusere forbruk og emballasje. Det neste beste alternativet er å resirkulere; kompostering av organisk avfall kommer neste. Dette etterfølges av forbrenning av post-resirkulert avfall for energi og til slutt deponering.
ANTALL DEPONIER I USA har gått ned gjennom årene, men den gjennomsnittlige størrelsen på eksisterende deponier har økt. Deponier kan avgi karbondioksid, metan, flyktige organiske forbindelser og andre farlige forurensninger i luften. I USA er de den tredje største bidragsyteren av metanutslipp, hvis globale oppvarmingspotensial er 25 ganger sterkere enn karbondioksidets over 100 år. Deponigasser kan også bevege seg under jorden, potensielt forårsake branner og eksplosjoner, og væsken eller leakatet som akkumuleres i deponier kan forurense grunnvannet. Dessuten er deponier stygge og luktende.
En deponi I Danbury, Conn. Foto: Fn
Deponering av fast avfall bringer med seg problemene beskrevet ovenfor, og betyr også at all energi som ligger i avfallet, blir slettet. Brenning av avfallet i avfall-til-energi-anlegg reduserer ikke bare volumet med 87 prosent, men kan også utnytte sin innebygde energi og sette den til god bruk.
Planter som brenner avfall for å produsere elektrisitet ble først bygget på 1970-tallet. Etter At Clean Air Act trådte i kraft, ble det klart at plantene produserte farlige kvikksølv-og dioksinutslipp; det ble etablert standarder som forbød ukontrollert forbrenning av avfall og begrensede utslipp av partikler. På 1990-tallet ble USA Environmental Protection Agency etablert Maksimal Oppnåelig Kontroll Teknologi forskrifter, som krevde avfall-til-energi anlegg for å installere luftforurensning kontroller. I 2007 sammenlignet EPA utslipp av avfall til energi mellom 1990 og 2005; det fant reduksjoner på 24 prosent i nitrogenoksid, 88 prosent i svoveldioksid, 99 prosent i dioksiner og 96 prosent i kvikksølv.
I USA er det for tiden 77 avfall til energianlegg i 22 stater, som behandler 95.023 tonn avfall hver dag, som er i stand til å generere 20.800 gigawatt-timer elektrisitet i året. Europa har over 400 slike planter, og ytterligere 300 finnes i andre deler av verden.
De Fleste av disse anleggene er massebrenneanlegg. Avfall lagres i store bunkere, og transporteres deretter til et bevegelig rist i en ovn hvor det brennes på over 850C i minst to sekunder for å sikre fullstendig forbrenning. Varmen fra ovnen varmer vann i en kjele, og skaper damp som gjør en turbin til å drive en generator som gjør elektrisitet. Strømmen kommer da inn i rutenettet. I Europa kombinerer noen anlegg elektrisitetsproduksjon med et fjernvarmesystem, ved hjelp av overflødig damp for å skape varme som brukes til å varme opp boliger.
Avfall som venter på å bli brent. Foto: Ari Herzog
om lag 20 prosent av det som er igjen etter brenning er ufarlig bunnaske; noe av det brukes til dekning på deponier for å redusere lekkasje eller deponeres. I Europa brukes den ofte i byggebransjen eller til veibygging.
forbrenning av plast som polyvinylklorid gir giftige utslipp, slik at kjelens eksos, røykgass, må behandles med filtre, absorpsjon, skrubbing og/eller annet utstyr før det kan slippes ut i atmosfæren. Røykgassen inneholder flyveaske som består av partikler og giftige kjemikalier. Flyasken er mindre enn 5 prosent av avfallet som kommer inn i anlegget; det kan behandles, men må kastes som farlig avfall. Faktisk må alle forurensningene, selv om de er filtrert eller fanget, kastes i spesielle deponier. Avløpsvannet som produseres av anlegget, behandles deretter.
Clean Air Act setter standarder for utslipp av svoveldioksid, hydrogenklorid, nitrogenoksider, karbonmonoksid, partikler, kadmium, bly, kvikksølv og dioksiner. The federal Resource Conservation And Recovery Act krever testing av leftover aske for å sikre at det ikke er farlig og er riktig avhendes eller gjenbrukes. Statlige krav er noen ganger enda strengere enn de føderale forskriftene.
Fordi dioksinutslipp er den største bekymringen med avfall til energianlegg, Publiserte Nickolas Themelis, direktør og grunnlegger Av Columbia Universitys Earth Engineering Center og leder Av Global Waste-To-Energy Research And Technology Council, Og hans student Henri Dwyer en oversikt over 2012 dioksinutslipp.
«Alle avfall-til-energi planter kom til noe sånt som tre gram for ett år,» sa Themelis. «For å sammenligne var DE totale dioksinene I USA 3000 gram. En av de store kildene var deponi branner med 1,300 gram.»
» alle anleggene I USA 100 ganger lavere, » Sa Athanasios Bourtsalas, adjungerende assisterende professor I Columbia Universitys Jord-Og Ingeniøravdeling. «Og det er ingen tegn på giftige stoffer forbundet med avfall til energi. All vår tidligere forskning har vist at avfall til energi er en svært bærekraftig avfallshåndteringsteknikk for de over 1000 anleggene som for tiden opererer i verden.»
hoteller i Nærheten Av Covanta ‘ S Haverhill, ma plant Bilde: Rebecca Zieber
Covanta, en industrileder med 41 anlegg rundt om i verden, hevder at DETS amerikanske anlegg opererer på mer enn 60 til 90 prosent under de nødvendige utslippsgrensene. Dens toppmoderne utslippskontrollteknologi injiserer ammoniakk eller urea i ovnen for å slå nitrogenoksid (en komponent av smog og surt regn) til ufarlig nitrogen; aktivert karbon tilsatt røykgassene absorberer kvikksølv og dioksiner; kalk slurry sprøytes inn i eksos, fjerner 95 prosent svoveldioksid og saltsyre; og et «baghouse», som en støvsuger, fjerner 99,5 prosent av partiklene fra røykgassen. Covanta overvåker utslipp 24/7.
foruten bærekraftig håndtering av avfall, avfall-til-energi-anlegg gir andre fordeler, for eksempel gate avgifter (avgift per tonn betalt av kommunen til anlegget for mottak av avfall), elektrisitet og / eller co-generert varme som produseres, verdien av skrapmetall samlet, og potensielt, karbonkreditter for fornybar energi (fordi drivstoffkilden er bærekraftig, avfall-til-energi er ansett som en fornybar teknologi). En gjennomsnittlig plantebehandling kommunalt fast avfall kan generere ca 500-600 kWh per tonn; ved 6 cent per kWh kan et tonn avfall bringe inn $30 til $ 36. Produksjon av elektrisitet gjennom avfall i stedet for fossilt brensel sparer også en fat olje eller en fjerdedel tonn kull for hvert tonn fast avfall som forbrennes. NÅR det gjelder co2-utslipp, når denne metoden sammenlignes med deponier som ikke gjenoppretter metanutslippene, sparer avfall til energi ett tonn CO2 per tonn avfall; sammenlignet med deponier som gjenoppretter deponigassene, sparer det omtrent et halvt tonn CO2 per tonn avfall.
Tre nye teknologier har potensial til ytterligere å redusere giftige utslipp, etterlate mindre rester og produsere syngas, en gassblanding som kan brukes som drivstoff for elektrisitet eller gjøres om til andre energiprodukter. De tre nye teknologiene-forgasning, plasmagassifisering og pyrolyse—betraktes som «konverteringsteknologier», som er teknologier som ikke involverer forbrenning (brenner med oksygen). De supervarme fast avfall i miljøer med lavt oksygen, noe som i stor grad reduserer produksjonen av giftige utslipp, og letter umiddelbar gjenvinning av metaller og slagg, slik at mindre rester går til deponier og det som gjenstår, er mindre giftig.
til tross for disse fordelene har ingen av disse nye teknologiene ennå blitt lansert i kommersiell skala i USA I Japan Og Europa, hvor land for deponier er knappe, konverteringsteknologianlegg har blitt støttet med statsstøtte og gunstige forskrifter. Men kostnadene er høye, fordi noen planter krever mer homogent avfall, hvor pre-sorteringen legger til kostnaden, og dagens metoder for rensing av syngas er dyre.
Bourtsalas forklarte at mens massebrennende planter kan behandle over 1000 tonn fast avfall om dagen, behandler konverteringsteknologifabrikkene I Japan bare rundt 100 tonn om dagen; de er i pilotstadiet. Den $900 millioner tees Valley-anlegget i STORBRITANNIA ble bygget ved hjelp av forgasning for å behandle 700.000 tonn avfall per år. Satt til å åpne i 2015, gikk det aldri av bakken, og gikk konkurs.
» All teknologi i bruk nå er grunnleggende forbrenning, noe som gjør damp, bortsett fra de små anleggene I Japan. Det ville være bra å ha mer enn en teknologi, » sa Themelis. «Men et av problemene med avfall til energi vs deponering er at det koster litt mer-i gjennomsnitt koster det $20 per tonn mer. Selv den lille penger er nok til å gjøre en forskjell, så hvis du får en ny prosess som skal koste $100 mer, kommer den ikke til å gå. Det er økonomi.»
Plast utgjør 13 prosent av kommunalt fast avfall.
den beste måten å fremme konverteringsteknologier ville være å skille ut flere av de 10.000 forskjellige typer plast i kommunalt fast avfall. For tiden er bare 10 prosent av plastene skilt ut i resirkuleringsprogrammer. «Hvis du kunne skille ut all plast, ville du ha et godt råmateriale for konverteringsteknologiene…vi jobber med det,» Sa Themelis. «Det kommunale faste avfallet I New York har i gjennomsnitt 11 megajoules per kilo. Plast, hvis skilt, ville ha 35 megajoules per kilo, så det er fornuftig å starte med det.»
FORDI AMERIKANSKE resirkuleringshastigheter har stått fast på rundt 34 prosent i årevis, hevder noen talsmenn for konverteringsteknologi at resirkulering og kompostering ikke kan håndtere alt avfallet, og at for å redusere mengden som går til deponier, er det nødvendig med en form for termisk behandling. De mot avfall til energi hevder at det konkurrerer med resirkulering fordi plantene må kunne behandle nok avfall til å være lønnsomme, og noen ganger må til og med hente det inn fra langt unna, og skape flere klimagassutslipp i transport. Og siden nesten halvparten av kostnaden for et anlegg går inn i forurensningskontroll, kan de opprettholde penger bedre brukt på å fremme avfallsreduksjon og resirkulering.
Københavns energigjenvinningsanlegg
I Europa er imidlertid ikke avfall til energi avskrekkende for resirkulering. Sverige, Danmark og Nederland er blant de landene med flest avfall-til-energi anlegg, og har noen av de høyeste resirkulering priser. Noen Av Europas toppmoderne planter tilbyr nå også andre attraksjoner. En fabrikk i København, som skal åpnes I Mars 2017, vil ha en skibakke, Og spittelau-anlegget i Wien regnes som en av byens topp 10 sightseeingsteder på grunn av sin fantasifulle utvendige design.
Spittelau-anlegget I Wien
I USA forbrente avfall til energi om lag 12 prosent av kommunalt fast avfall i 2013, ned fra 15 prosent i begynnelsen av 1990-tallet. dette er delvis fordi deponering fortsatt er et mer økonomisk alternativ i USA, hvor land er rikelig. Unntakene er steder Som New York City som trenger å transportere søppel lange avstander.
I Mange år har New York sendt ca 550.000 tonn avfall til avfall til energianlegg i andre deler av staten, men Nylig har Department Of Sanitation forpliktet seg til å sende 800.000 tonn, med økninger i fremtiden. I New York City går 25 prosent av avfallet til slike planter og 75 prosent går til deponier, noe som er bedre enn det nasjonale gjennomsnittet på 10 prosent og 90 prosent, Sa Themelis.
det er flere grunner til den stallede utviklingen av avfall til energi I USA Det har fortsatt et ubegrunnet rykte for forurensning i enkelte kretser, og lokalsamfunn kan motsette seg å plassere fasiliteter midt i dem. I tillegg er kostnadene ved å bygge et nytt anlegg høyt, og det kan ta år å gi økonomiske fordeler.
«i DE fleste stater I USA er deponeringsskatten mindre kostbar enn avfall-til-energi-gateavgiften, og det er ingen nasjonal lovgivning,» Sa Bourtsalas. «I Europa er det svært sterke direktiver – Alle Eu-landene er forpliktet til å implementere avfall til energi i sine avfallshåndteringssystemer. I USA har hver stat sin egen lovgivning, de har ikke ett direktiv med mulighet til å presse lovgivere og ulike interessenter for å fremme bærekraftig avfallshåndtering.»
den første og eneste avfall-til-energi anlegg som skal bygges i USA siden 1995 begynte å operere i Fjor sommer I Palm Beach County, Fla. Anlegget på 672 millioner dollar forventer å redusere avfall som går til deponi med 90 prosent, generere 100 MW elektrisitet og gjenopprette 27 000 tonn metaller etter at avfallet er forbrent hvert år. Den oppfyller de laveste utslippsgrensene for et slikt anlegg i drift I USA
Shenzhen-anlegget
verdens største avfall-til-energi-anlegg bygges I Shenzhen, Kina. Satt på 35 dekar med en stadion design, vil fem mål anlegget forbrenne 5500 tonn avfall daglig, en tredjedel av søppel generert av innbyggerne I Shenzhen. Det toppmoderne anlegget, som forventes å åpne innen 2020, har også en park og et hotell. Veksten i teknologien I Kina er bemerkelsesverdig: i 2005 hadde den 15 avfall til energianlegg; i dag er det 188.
Oslo, Norges klemetsrud-anlegg, som produserer strøm og varme, slipper også ut over 330.700 tonn CO2 hvert år da det brenner kommunalt fast avfall. Nylig kjørte anlegget en test for å fange CO2-utslipp fra røykene og klarte å holde opptil 90 prosent av dem fra å komme inn i atmosfæren. Norge planlegger nå et fullskala karbonfangstanlegg på 300 millioner dollar innen 2020. DEN fangede CO2 vil bli sendt til Nordsjøen for å bli injisert og lagret under sjø, eller injisert i olje – og gassfelt for å øke produksjonen.
det globale markedet for avfall til energi forventes å vokse om lag 5,9 prosent årlig og nå 37,64 milliarder dollar innen 2020, opp fra 25,3 milliarder dollar i 2013, ifølge en rapport fra 2015. Waste-To-Energy Research And Technology Council bidrar til å fremme denne veksten ved å fremme de beste teknologiene, samarbeide med søsterorganisasjonene I Brasil, Chile, Kina, India, Italia og andre steder, og spre ordet om fordelene med avfall til energi.