sætte affald til god brug med affald til energi
foto: Jan Truter
i løbet af de sidste fire årtier har vi mennesker tredoblet vores forbrug af jordens naturressourcer, siger en nylig rapport fra FN ‘ s miljøprogram. Og ifølge Verdensressourceinstituttet ” en halv til tre fjerdedele af de årlige ressourceinput til industrielle økonomier returneres til miljøet som affald inden for kun et år.”
i 2013 producerede USA 254 millioner tons affald eller kommunalt fast affald. Omkring 87 millioner tons af dette blev enten komposteret eller genanvendt, 32,7 millioner tons blev brændt til energi og 134,3 millioner tons gik til lossepladser.
kommunalt fast affald består af papir, pap, mad, græsudklip, blade, træ, læder, plast, metaller og oliebaserede syntetiske materialer. Ingen enkelt tilgang kan håndtere alle typer affald, så et “hierarki af affaldshåndtering” bruges til at rangordne strategierne for håndtering af affald i henhold til deres miljøpåvirkninger. Et centralt princip for bæredygtig affaldshåndtering er at forsøge at håndtere affald så højt op på affaldshierarkiet som muligt.
den første prioritet er at undgå at producere 
affald ved at reducere forbrug og emballage. Den næstbedste mulighed er at genbruge; kompostering af organisk affald kommer næste gang. Dette efterfølges af forbrænding af det genanvendte affald til energi og derefter endelig deponering.
antallet af amerikanske lossepladser er faldet gennem årene, men den gennemsnitlige størrelse af eksisterende lossepladser er steget. Deponeringsanlæg kan udsende kulsyre, metan, flygtige organiske forbindelser og andre farlige forurenende stoffer i luften. I USA er de den tredjestørste bidragyder af metanemissioner, hvis globale opvarmningspotentiale er 25 gange mere potent end kulsyre over 100 år. Lossepladsgasser kan også bevæge sig under jorden og potentielt forårsage brande og eksplosioner, og væsken eller udvaskningen, der akkumuleres på lossepladser, kan forurene grundvandet. Desuden er lossepladser grimme og lugtende.
en losseplads i Danbury, Conn. Foto: FN
deponering af fast affald medfører de ovenfor beskrevne problemer og betyder også, at al den energi, der er forbundet med affaldet, spildes. Forbrænding af affaldet i affald til energianlæg reducerer ikke kun dets volumen med 87 procent, men kan også udnytte sin indlejrede energi og udnytte den godt.
anlæg, der brænder affald for at producere elektricitet, blev først bygget i 1970 ‘ erne. efter Clean Air Act trådte i kraft, blev det klart, at planterne producerede farlige kviksølv-og dioksinemissioner; standarder blev etableret, der forbød ukontrolleret forbrænding af affald og begrænsede emissioner af partikler. I løbet af 1990 ‘ erne blev USA. Environmental Protection Agency etablerede de maksimalt opnåelige Kontrolteknologiske regler, som krævede affald-til-energi-faciliteter for at installere luftforureningskontrol. I 2007 sammenlignede EPA emissioner fra affald til energi mellem 1990 og 2005; det fandt fald på 24 procent i kvælstofilte, 88 procent i svovldiokse, 99 procent i dioksiner og 96 procent i kviksølv.
i USA er der i øjeblikket 77 affald til energianlæg i 22 stater, der behandler 95.023 tons affald hver dag, der er i stand til at generere 20.800 gigavatt timers elektricitet om året. Europa har over 400 sådanne planter, og yderligere 300 findes i andre dele af verden.
de fleste af disse planter er masseforbrændingsfaciliteter. Affald opbevares i store bunkere og transporteres derefter til en bevægende rist i en ovn, hvor det brændes ved over 850C i mindst to sekunder for at sikre fuldstændig forbrænding. Varmen fra ovnen opvarmer vand i en kedel, hvilket skaber damp, der forvandler en turbine til at drive en generator, der fremstiller elektricitet. Elektriciteten kommer derefter ind i nettet. I Europa kombinerer nogle anlæg elproduktion med et fjernvarmesystem ved hjælp af overskydende damp til at skabe varme, der bruges til opvarmning af boliger.
affald venter på at blive brændt. Foto: Ari Hercog
cirka 20 procent af det, der er tilbage efter afbrænding, er ikke-farlig bundaske; noget af det bruges til dækning på lossepladser for at reducere perkolat eller deponeres. I Europa bruges det ofte i byggebranchen eller til vejbygning.
afbrænding af plast som polyvinylchlorid producerer giftige emissioner, så kedlens udstødning, røggas, skal behandles med filtre, absorption, skrubning og/eller andet udstyr, før det kan frigives i atmosfæren. Røggassen indeholder FLYVEASKE bestående af partikler og giftige kemikalier. Flyveasken er mindre end 5 procent af affaldet, der kommer ind i anlægget; det kan behandles, men skal bortskaffes som farligt affald. Faktisk skal alle forurenende stoffer, selvom de filtreres eller fanges, bortskaffes på specielle lossepladser. Spildevandet produceret af anlægget behandles derefter frigivet.
Clean Air Act fastsætter standarder for emission af svovlsyre, hydrogenchlorid, kvælstofilter, kulilte, partikler, cadmium, bly, kviksølv og dioksiner. Federal Resource Conservation and Recovery Act kræver test af den resterende aske for at sikre, at den ikke er farlig og bortskaffes eller genbruges korrekt. Statens krav er undertiden endnu strengere end de føderale regler.
fordi dioksinemissioner er det største problem med affald-til-energi-anlæg, Nickolas Themelis, direktør og grundlægger af Columbia University ‘ s Earth Engineering Center og formand for det globale affald-til-energi-forsknings-og Teknologiråd, og hans studerende Henri Boyer offentliggjorde en oversigt over dioksinemissioner fra 2012.
“alle affaldsenergianlæg kom til noget som tre gram i et år,” sagde Themelis. “For at sammenligne var de samlede dioksiner i USA 3.000 gram. En af de store kilder var deponeringsbrande med 1.300 gram.”
“alle planter i USA. 100 gange lavere, ” sagde Athanasios Bourtsalas, adjungeret adjunkt ved Columbia Universitys jord-og ingeniørafdeling. “Og der er ingen tegn på giftige stoffer forbundet med affald til energi. Al vores tidligere forskning har vist, at affald-til-energi er en meget bæredygtig affaldshåndteringsteknik for de over 1.000 anlæg, der i øjeblikket opererer i verden.”
kloen på Covantas Haverhill, ma plante. Foto: Rebecca Sieber
Covanta, en brancheleder med 41 faciliteter rundt om i verden, hævder, at dets amerikanske anlæg opererer med mere end 60 til 90 procent under de krævede emissionsgrænser. Dens avancerede emissionskontrolteknologi injicerer ammoniak eller urinstof i ovnen for at omdanne kvælstofilte( en komponent af smog og sur regn) til ufarligt nitrogen; aktivt kul tilsat røggasserne absorberer kviksølv og dioksiner; kalkopslæmning sprøjtes ind i udstødningen og fjerner 95 procent svovlsyre og saltsyre; og et “baghouse”, ligesom en støvsuger, fjerner 99,5 procent af partiklerne fra røggassen. Covanta overvåger emissioner 24/7.
ud over bæredygtig håndtering af affald giver affald til energianlæg andre fordele, såsom portgebyrer (det gebyr pr.ton, som kommunen betaler til anlægget for modtagelse af affaldet), den producerede elektricitet og/eller co-genereret varme, værdien af indsamlet metalskrot og potentielt kulstofkreditter for vedvarende energi (fordi dens brændstofkilde er bæredygtig, betragtes affald til energi som en vedvarende teknologi). En gennemsnitlig planteforarbejdning kommunalt fast affald kan generere omkring 500-600 KVH pr.ton; ved 6 cent pr. KVH kan et ton affald indbringe $30 Til $36. Produktion af elektricitet gennem affald i stedet for fossile brændstoffer sparer også en tønde olie eller en fjerdedel ton kul for hvert ton fast affald, der forbrændes. Med hensyn til CO2-emissioner, når denne metode sammenlignes med lossepladser, der ikke genvinder deres metanemissioner, sparer affald til energi et ton CO2 pr.ton affald; sammenlignet med lossepladser, der genvinder deres lossepladsgasser, sparer det omkring et halvt ton CO2 pr. ton affald.
tre nye teknologier har potentialet til yderligere at reducere giftige emissioner, efterlade mindre rester og producere syngas, en gasblanding, der kan bruges som brændstof til elektricitet eller gøres til andre energiprodukter. De tre nye teknologier-forgasning, plasmaforgasning og pyrolyse—betragtes som “konverteringsteknologier”, som er teknologier, der ikke involverer forbrænding (forbrænding med ilt). De supervarme fast affald i miljøer med lavt iltindhold, hvilket i høj grad reducerer produktionen af giftige emissioner og letter øjeblikkelig genvinding af metaller og slagge, så mindre rester går til lossepladser, og det, der er tilbage, er mindre giftigt.
på trods af disse fordele er ingen af disse nye teknologier endnu lanceret i kommerciel skala i USA i Japan og Europa, hvor jord til lossepladser er knappe, konverteringsteknologianlæg er blevet støttet med statsstøtte og gunstige regler. Men omkostningerne er høje, fordi nogle planter kræver mere homogent affald, hvis præ-sortering øger omkostningerne, og de nuværende metoder til rengøring af syngas er dyre.
Bourtsalas forklarede, at mens masseforbrændingsanlæg kan behandle over 1.000 tons fast affald om dagen, behandler konverteringsteknologianlæggene i Japan kun omkring 100 tons om dagen; de er i pilotfasen. Tees Valley-anlægget på 900 millioner dollars i Storbritannien blev bygget ved hjælp af forgasning til at behandle 700.000 tons affald om året. Indstillet til at åbne i 2015, kom det aldrig af jorden og gik konkurs.
“al den teknologi, der bruges nu, er grundlæggende forbrænding, der fremstiller damp, bortset fra de små planter i Japan. Det ville være godt at have mere end en teknologi,” sagde Themelis. “Men et af problemerne med affald til energi vs. deponering er, at det koster lidt mere-i gennemsnit koster det $20 pr. Selv den lille smule penge er nok til at gøre en forskel, så hvis du får en ny proces, der vil koste $100 mere, vil det ikke gå. Det er økonomi.”
plast udgør 13 procent af kommunalt fast affald.
den bedste måde at fremme konverteringsteknologierne ville være at adskille mere af de 10.000 forskellige slags plast i kommunalt fast affald. I øjeblikket er kun 10 procent af plastik adskilt i genbrugsprogrammer. “Hvis du kunne adskille al plastik, så ville du have et godt råmateriale til konverteringsteknologierne…vi arbejder på det,” sagde Themelis. “Det kommunale faste affald i USA har i gennemsnit 11 megajoule pr. Plast, hvis adskilt, ville have 35 megajoule pr.”
fordi amerikanske genanvendelseshastigheder har været fast på omkring 34 procent i årevis, hævder nogle fortalere for konverteringsteknologier, at genbrug og kompostering ikke kan håndtere alt affald, og at for at reducere mængden, der går til deponeringsanlæg, er en form for termisk behandling nødvendig. De, der er imod affald-til-energi, hævder, at det konkurrerer med genanvendelse, fordi anlæggene skal være i stand til at behandle nok affald til at være rentable, og nogle gange endda skal trække det langt væk, hvilket skaber flere drivhusgasemissioner inden for transport. Og da næsten halvdelen af omkostningerne ved et anlæg går i forureningskontrol, opretholder de penge, der bedre kan bruges til at fremme affaldsreduktion og genanvendelse.
Københavns affald-til-energi-anlæg
i Europa er affald-til-energi imidlertid ikke en afskrækkende virkning for genanvendelse. Sverige, Danmark og Holland er blandt de lande, der har flest affald-til-energi-anlæg, og har nogle af de højeste genanvendelsesgrader. Et par af Europas state-of-the-art planter tilbyder nu også andre attraktioner. Et anlæg i København, der åbner i Marts 2017, vil have en skiløjpe, og Spittelau-anlægget i Vienna betragtes som et af byens top 10 seværdigheder på grund af dets fantasifulde udvendige design.
Spittelau-anlægget i Vienna
i USA forbrændte affald til energi omkring 12 procent af kommunalt fast affald i 2013, ned fra 15 procent i begyndelsen af 1990 ‘ erne. dette skyldes delvis, at deponering stadig er en mere økonomisk mulighed i USA, hvor der er rigeligt med jord. Undtagelserne er steder som Ny York City, der har brug for at transportere affald lange afstande.
i mange år har Ny York sendt omkring 550.000 tons affald til affald til energianlæg i andre dele af staten, men for nylig forpligtede Department of Sanitation sig til at sende 800.000 tons med stigninger i fremtiden. 25 procent af affaldet går til sådanne anlæg, og 75 procent går til deponeringsanlæg, hvilket er bedre end det nationale gennemsnit på 10 procent og 90 procent, sagde Themelis.
der er flere grunde til den stoppede udvikling af affald til energi i USA Det har stadig et ubegrundet ry for forurening i nogle kredse, og samfund kan gøre indsigelse mod placering af faciliteter i deres midte. Derudover er omkostningerne ved at bygge et nyt anlæg højt, og det kan tage år at give økonomiske fordele.
“i de fleste stater i USA er deponeringsafgiften billigere end affald-til-energi-portgebyret, og der er ingen national lovgivning,” sagde Bourtsalas. “I Europa er der meget stærke direktiver—alle EU-lande er forpligtet til at implementere affald til energi i deres affaldshåndteringssystemer. I USA har hver stat sin egen lovgivning, de har ikke et direktiv med evnen til at presse lovgivere og forskellige interessenter til at fremme bæredygtig affaldshåndtering.”
det første og eneste affald til energianlæg, der blev bygget i USA siden 1995, begyndte at fungere sidste sommer i Palm Beach County, Fla. Det avancerede anlæg på 672 millioner dollars forventer at reducere affald, der går til lossepladsen med 90 procent, generere 100 MVM elektricitet og genvinde 27.000 tons metaller, efter at affaldet forbrændes hvert år. Det opfylder de laveste emissionsgrænser for ethvert sådant anlæg, der er i drift i USA.
anlægget
verdens største affald-til-energi-anlæg bygges i Kina. Det ligger på 35 hektar med et stadiondesign, og det fem hektar store anlæg forbrænder 5.500 tons affald dagligt, en tredjedel af affaldet, der genereres af beboerne i Shengen. Det topmoderne anlæg, som forventes at åbne i 2020, har også en park og et hotel. Væksten i teknologien i Kina er bemærkelsesværdig: i 2005 havde den 15 affald til energianlæg; i dag er der 188.
Oslo, Norges Klemetsrud-anlæg, der producerer elektricitet og varme, udleder også over 330.700 tons CO2 hvert år, da det forbrænder kommunalt fast affald. For nylig kørte anlægget en test for at fange CO2-emissioner fra dampene og var i stand til at forhindre op til 90 procent af dem i at komme ind i atmosfæren. Norge planlægger nu et kulstofoptagelsesanlæg på 300 millioner dollars i fuld skala inden 2020. Den opsamlede CO2 vil blive sendt til Nordsøen for at blive injiceret og opbevaret under havet eller injiceret i olie-og gasfelter for at forbedre produktionen.
det globale marked for affald til energi forventes at vokse omkring 5.9 procent årligt for at nå $37.64 milliarder i 2020, op fra $25.3 milliarder i 2013, ifølge en rapport fra 2015. Affald-til-energi-forsknings-og Teknologirådet hjælper med at fremme denne vækst ved at fremme de bedste teknologier, arbejde med sine søsterorganisationer i Brasilien, Chile, Kina, Indien, Italien og andre steder og sprede budskabet om fordelene ved affald-til-energi.