Թափոններից էներգիայի ստացում

[աջից|մինի|Շպիտելաուի աղբակիզման գործարան [Վիեննա|Վիեննայում, որն ապահովում է համակցված ջերմամատակարարում և էլեկտրաէներգիա․

ճարտարապետ՝ Ֆ․Հունդերտվասեր]]
**Թափոններից էներգիայի ստացում** (**', ''WtE'') կամ **էներգիա թափոններից** (**', *EfW*), մի շարք գործընթացներ, որոնք նախատեսված են թափոնները էներգիայի ստացման կայաններում էներգիայի օգտագործելի ձևերի, սովորաբար էլեկտրաէներգիայի կամ ջերմության, վերածելու համար: Որպես էներգիայի վերականգնման մի ձև, թափոններից էներգիայի ստացումը կարևոր դեր է խաղում ինչպես թափոնների կառավարման, այնպես էլ կայուն էներգիայի արտադրության մեջ՝ նվազեցնելով աղբավայրերում թափոնների ծավալը և ապահովելով այլընտրանքային էներգիայի աղբյուր:

Թափոններից էներգիայի ստացման ամենատարածված մեթոդը թափոնների ուղղակի այրումն է՝ ջերմություն ստանալու համար,  որը հետագայում կարող է օգտագործվել գոլորշու տուրբինների միջոցով էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է շատ երկրներում և առաջարկում է կրկնակի առավելություն. այն հեռացնում է թափոնները՝ միաժամանակ էներգիա արտադրելով, դարձնելով այն արդյունավետ գործընթաց՝ թե՛ թափոնների կրճատման, թե՛ էներգիայի արտադրության համար:

Թափոնների վերամշակման այլ տեխնոլոգիաները, այրումից բացի, կենտրոնանում են թափոնները վառելիքի աղբյուրների վերածելու վրա:  Օրինակ՝ գազաֆիկացումը և պիրոլիզը գործընթացներ են, որոնք ջերմաքիմիական եղանակով քայքայում են օրգանական նյութերը թթվածնի բացակայության դեպքում՝ առաջացնելով սինգազ, որը սինթետիկ գազ է, որը հիմնականում կազմված է ջրածնից, ածխածնի մոնօքսիդից և ածխաթթու գազի փոքր քանակությունից: Այս սինգազը կարող է վերածվել մեթանի, մեթանոլի, էթանոլի կամ նույնիսկ սինթետիկ վառելիքի, որոնք կարող են օգտագործվել տարբեր արդյունաբերական գործընթացներում կամ որպես այլընտրանքային վառելիք՝ տրանսպորտում:

Ավելին, անաէրոբ խմորումը, որը կենսաբանական գործընթաց է, օրգանական թափոնները մանրէային ազդեցության միջոցով վերածում է բիոգազի (հիմնականում մեթանի և ածխաթթու գազի): Այս բիոգազը կարող է օգտագործվել էներգիայի արտադրության համար կամ վերամշակվել բիոմեթանի, որը կարող է ծառայել որպես բնական գազի փոխարինող:

Թափոններից էներգիայի ստացման գործընթացը նպաստում է *շրջանաձև տնտեսության* սկզբունքներին՝ թափոնները վերածելով արժեքավոր ռեսուրսների, նվազեցնելով բրածո վառելիքից կախվածությունը և մեղմելով ջերմոցային գազերի արտանետումները: Այնուամենայնիվ, դեռևս կան մարտահրավերներ, մասնավորապես՝ թափոններից էներգիայի ստացման գործարաններից արտանետումների, ինչպիսիք են դիօքսինները և ֆուրանները, պատշաճ կերպով կառավարելու հարցում՝ շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար: Աղտոտման դեմ պայքարի առաջադեմ տեխնոլոգիաները կարևոր են այս մտահոգությունները լուծելու և աղբակիզմամբ էներգիայի ստացման որպես կենսունակ, շրջակա միջավայրի համար անվտանգ լուծում ապահովելու համար:

Թափոնների վերամշակման տեխնոլոգիաները զգալի հնարավորություն են ընձեռում կայուն կերպով կառավարել թափոնները՝ միաժամանակ նպաստելով համաշխարհային էներգիայի պահանջարկի բավարարմանը: Դրանք ներկայացնում են թափոնների կառավարման ինտեգրված ռազմավարությունների և վերականգնվող էներգիայի համակարգերին անցման էական բաղադրիչ: Տեխնոլոգիաների զարգացմանը զուգընթաց, աղբահանության և վերամշակման տեխնոլոգիաները կարող են ավելի ու ավելի կարևոր դեր խաղալ ինչպես աղբավայրերի օգտագործման կրճատման, այնպես էլ էներգետիկ անվտանգության բարձրացման գործում:

## Պատմություն
Վաղ պատմության մեջ, մ.թ.ա. մոտ 1000 թվականին, Երուսաղեմում կիրառվել է թափոնների բաց այրում, որից առաջացած մոխիրն օգտագործվել է որպես պարարտանյութ: Մարդկային բնակավայրերի աճին զուգընթաց, թափոնների այրումը դարձել է տարածված՝ թափոնների քանակը նվազեցնելու և առնետների ու հիվանդությունների դեմ պայքարելու համար, չնայած դեռևս ոչ էներգիայի արտադրության համար: 

Միայն 19-րդ դարի վերջում են առաջին փորձերը ձեռնարկվել թափոնների այրումից էներգիա ստանալու համար։ Առաջին, անհաջող այրման կայանը կառուցվել է մոտավորապես 1870 թվականին Լոնդոնում։  Մի քանի տարի անց՝ 1874 թվականին, «Destructor» կայանը կառուցվել է Manlove, Alliott & Co. Ltd. ընկերության կողմից Մեծ Բրիտանիայի Նոթինգհեմ քաղաքում՝ Ալֆրեդ Ֆրայերի նախագծով։  ԱՄՆ-ի առաջին այրման կայանը կառուցվել է 1885 թվականին Նյու Յորքի Գուբերտորս կղզում։  1903 թվականին Դանիայում առաջին թափոններից էներգիայի վերածող կայանը կառուցվել է Կոպենհագենի Ֆրեդերիքսբերգ քաղաքում։ Չեխիայի Հանրապետությունում առաջին օբյեկտը կառուցվել է 1905 թվականին Բռնոյում։ Այս առաջին այրման կայանը չուներ արտանետումների վերահսկողություն, ինչը հանգեցրել է ծանր մետաղներով, թթվային գազերով և թունավոր օրգանական նյութերով օդի, հողի և ջրի լուրջ աղտոտման։ 

1970-ական թվականներին առողջապահության և շրջակա միջավայրի պաշտպանության վերաբերյալ հանրային իրազեկվածությունը բարձրանալը հանգեցրեցլ է թափոնների կառավարման ամբողջական տեսակետի ձևավորմանը: Մշակվել են օդի աղտոտվածության վերահսկման համակարգեր՝ վտանգավոր նյութերի արտանետումներն ավելի քան 99%-ով կրճատելու համար: Այս նորարարության շրջանակներում ջերմությունն օգտագործվում էր կամ ուղղակիորեն ջեռուցման, կամ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար:  Մնացորդային պինդ խառը թափոնների վերամշակման տեխնոլոգիաներն ուշադրության կենտրոնում են հայտնվել միայն վերջին տարիներին՝ խթանվելով ավելի արդյունավետ էներգիայի վերականգնման որոնումներով:

## Մեթոդներ
### Թափոնների այրում
Թափոնների այրմամբ էներգիայի վերականգնման ամենատարածված միջոցը օրգանական թափոնների այրումն է: Տնտեսական համագործակցության և զարգացման կազմակերպության (OECD) երկրներում թափոններ (կենցաղային, առևտրային, արդյունաբերական կամ գրանուլացված աղբ) այրող  բոլոր նոր աղբակիզման կայանները պետք է համապատասխանեն արտանետումների խիստ չափանիշներին, այդ թվում՝ ազոտի օքսիդների (NOx), ծծմբի երկօքսիդի (SO2), ծանր մետաղների և դիօքսինների վերաբերյալ չափանիշներին։ Հետևաբար, ժամանակակից այրման կայանները զգալիորեն տարբերվում են հին տեսակներից, որոնցից մի քանիսը ո՛չ վերականգնվող էներգիա են օգտագործում, ո՛չ էլ նյութեր: Ժամանակակից այրման կայանները սկզբնական թափոնների ծավալը կրճատում են 95-96 տոկոսով՝ կախված վերամշակման համար մոխիրից նյութերի, ինչպիսիք են մետաղները, վերականգնման կազմից և աստիճանից։

Հրկիզման կայանները կարող են արտանետել մանր մասնիկներ, ծանր մետաղներ, դիօքսինի հետքեր և թթվային գազ, չնայած այդ արտանետումները համեմատաբար ցածր են ժամանակակից այրման կայաններից: Այլ մտահոգություններից են մնացորդների պատշաճ կառավարումը. թունավոր թռչող մոխիր, որը պետք է մշակվի վտանգավոր թափոնների հեռացման կայանում, ինչպես նաև այրման կայանի հատակային մոխիրը, որը պետք է պատշաճ կերպով վերօգտագործվի: 

Քննադատները պնդում են, որ թափոնների այրման գործարանները ոչնչացնում են արժեքավոր ռեսուրսներ և կարող են նվազեցնել վերամշակման խթանները։  Հարցը, սակայն, բաց է մնում, քանի որ եվրոպական երկրները, որոնք ամենաշատն են թափոնները վերամշակում (մինչև 70%), նաև այրում են՝ աղբավայրերից խուսափելու համար։ 

Թափոնների այրման գործարաններից ստացված էլեկտրաէներգիայի արդյունավետությունը՝ օ․գ․գ․-ն 14-28% է: Մնացած էներգիայի կորուստը կանխելու համար այն կարող է օգտագործվել, օրինակ, կենտրոնական ջեռուցման համար (կոգեներացիա): Կոգեներացիոն աղբակիզման կայանների ընդհանուր արդյունավետությունը սովորաբար գերազանցում է 80%-ը (հիմնվելով թափոնների ցածր ջերմարար ունակության վրա):

Քաղաքային պինդ թափոնների վերամշակման այրման մեթոդը թափոններից էներգիայի ստացման համեմատաբար հին մեթոդ է: Այրումը սովորաբար ենթադրում է թափոնների (կենցաղային, առևտրային, արդյունաբերական թափոնները և թափոններից գրանուլացված աղբ) այրում մինչև ջրի եռման աստիճան, որով գործարկվում են գոլորշու գեներատորները, որոնք արտադրում են էլեկտրաէներգիա և ջերմություն՝ տներում, բիզնեսներում, հաստատություններում և արդյունաբերություններում օգտագործելու համար: Սրա հետ կապված խնդիրներից մեկը աղտոտիչ նյութերի մթնոլորտ թափանցելու հնարավորությունն է կաթսայից դուրս եկող ծխնելույզային գազերի հետ: Այս աղտոտիչները կարող են թթվային լինել, և 1980-ականներին հաղորդվել է, որ դրանք առաջացնում են շրջակա միջավայրի քայքայում՝ անձրևը թթվային անձրևի վերածելով: Ժամանակակից այրման կայանները ներառում են մանրակրկիտ նախագծված առաջնային և երկրորդային այրման խցիկներ և կառավարվող հրկիզարաններ, որոնք նախատեսված են լիարժեք այրման համար՝ հնարավոր ամենացածր արտանետումներով, որոշ դեպքերում վերացնելով ծխնելույզային գազերի ծծմբազերծման (Flue-gas desulfurization) մաքրիչների և էլեկտրաստատիկ նստեցիչների անհրաժեշտությունը:

Ծխնելույզային գազերի ծծմբազերծման սարքերի միջով անցնելով՝ ծխի մեջ առկա ցանկացած թթու չեզոքացվում է, ինչը կանխում է թթվի մթնոլորտ հասնելը և շրջակա միջավայրին վնաս հասցնելը: Շատ այլ սարքեր, ինչպիսիք են գործվածքային ֆիլտրերը, ռեակտորները և կատալիզատորները, ոչնչացնում կամ որսում են այլ կարգավորվող աղտոտիչները:  Ըստ «Նյու Յորք Թայմս»-ի՝ ժամանակակից այրման կայանները այնքան մաքուր են, որ «տների բուխարիներից և բակի խորովածներից այժմ շատ ավելի շատ դիօքսին է արտանետվում, քան աղբակիզումից»:  Ըստ Գերմանիայի շրջակա միջավայրի նախարարության՝ «խիստ կանոնակարգերի պատճառով թափոնների այրման կայաններն այլևս նշանակալի չեն դիօքսինների, փոշու և ծանր մետաղների արտանետումների առումով»։

Թափոններից էներգիայի ստացման այլ տեխնոլոգիաների համեմատ, այրումը, կարծես, ամենագրավիչն է՝ իր ավելի բարձր էներգիայի արտադրության արդյունավետության, ցածր ներդրումային ծախսերի և ցածր արտանետումների մակարդակի շնորհիվ: Բացի այդ, այրումը տալիս է էլեկտրաէներգիայի ամենամեծ քանակը՝ աղբավայրերում թափոնների կույտը նվազեցնելու ամենամեծ հզորությամբ՝ ուղղակի այրման միջոցով: 

### Պլաստիկը վառելիք
Պլաստիկը վառելիքի վերածելու համար օգտագործվող գործընթացներից մեկը պիրոլիզն է՝ նյութերի ջերմային քայքայումը բարձր ջերմաստիճաններում իներտ մթնոլորտում: Այն ներառում է քիմիական կազմի փոփոխություն և հիմնականում օգտագործվում է օրգանական նյութերի մշակման համար: Մեծածավալ արտադրության մեջ պլաստիկ թափոնները մանրացվում և հալվում են, ապա պիրոլիզացվում: Կատալիզատորները օգնում են գործընթացին: Գոլորշիները խտանում են յուղի կամ վառելիքի հետ, կուտակվում նստեցման բաքերում և զտվում: Վառելիքը ստացվում է հոմոգենացումից հետո և կարող է օգտագործվել ավտոմեքենաների և մեքենաների համար: Այն սովորաբար անվանում են ջերմային վառելիք կամ պլաստիկից ստացված էներգիա: 

Նոր գործընթացում պլաստմասսաները պրոպանի վերածելու համար օգտագործվում է երկբաղադրիչ կատալիզատոր՝ կոբալտ և ցեոլիթ։ Այն աշխատում է պոլիէթիլենի և պոլիպրոպիլենի վրա, իսկ պրոպանի ելքը կազմում է մոտավորապես 80%:

### Այլ
Կան մի շարք այլ նոր և զարգացող տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են էներգիա արտադրել թափոններից և այլ վառելիքներից՝ առանց ուղղակի այրման: Այս տեխնոլոգիաներից շատերն ունեն նույն քանակությամբ վառելիքից ավելի շատ էլեկտրաէներգիա արտադրելու ներուժ, քան հնարավոր կլիներ ուղղակի այրմամբ: Սա հիմնականում պայմանավորված է փոխակերպված վառելիքից կոռոզիոն բաղադրիչների (մոխիր) առանձնացմամբ, ինչը թույլ է տալիս ավելի բարձր այրման ջերմաստիճաններ ունենալ, օրինակ՝ կաթսաներում, գազային տուրբիններում, ներքին այրման շարժիչներում, վառելիքային բջիջներում: Որոշ առաջադեմ տեխնոլոգիաներ կարող են արդյունավետորեն վերածել հումքի էներգիան հեղուկ կամ գազային վառելիքի՝ օգտագործելով ջերմություն, բայց թթվածնի բացակայության դեպքում, առանց իրական այրման, օգտագործելով ջերմային տեխնոլոգիաների համադրություն: Սովորաբար դրանք ավելի մաքուր են, քանի որ հումքը առանձնացվում է մշակումից առաջ՝ անցանկալի բաղադրիչները հեռացնելու համար։
մինի|Պիրոլիզի գործարանի սխեմատիկ պատկեր
Թափոնների մշակման ջերմային տեխնոլոգիաները ներառում են.

* Գազիֆիկացում․ այրվող գազի, ջրածնի, սինթետիկ վառելիքի ստացում
* Ջերմային դեպոլիմերացում․ արտադրվում է սինթետիկ հում նավթ, որը կարող է հետագայում զտվել
* Պիրոլիզ․ առաջացնում է այրվող խեժ / բիոյուղ և ածուխ (Char)
* Պլազմային աղեղի ազդեցությամբ գազաֆիկացում կամ պլազմային գազաֆիկացում (PGP). Էլեկտրական աղեղով աշխատող պլազմային ջահը իոնացնում է գազը և օրգանական նյութը վերածում սինգազի, որը ներառում է ջրածին և ածխածնի մոնօքսիդ, որոնք կարող են օգտագործվել վառելիքային բջիջների համար կամ էլեկտրաէներգիա են արտադրում պլազմային աղեղի հաղորդակի համար, նաև օգտագործելի են ապակենման սիլիկատային և մետաղական ձուլակտորների, աղի և ծծումբի համար։

Թափոնների մշակման ոչ ջերմային տեխնոլոգիաները ներառում են.
մինի|Աղբավայրային գազի հավաքում

* Անաէրոբ խմորում. մեթանով հարուստ կենսագազ
* Խմորման միջոցով արտադրություն. օրինակներ են էթանոլը, կաթնաթթուն, ջրածինը
* Մեխանիկական կենսաբանական մշակում (ՄԿՄ)
** ՄԿՄ + անաէրոբ խմորում
** ՄԿՄ թափոններից վառելիք ստացում։

## Համաշխարհային զարգացումներ
մինի|Թափոններից էներգիա ստանալու հզորությունները Միացյալ Նահանգներում
մինի|Թափոնները էներգիայի վերածվող կայաններ Միացյալ Նահանգներում
2001-2007 թվականների ընթացքում թափոններից էներգիա ստանալու հզորությունը տարեկան աճել է մոտ չորս միլիոն մետրիկ տոննայով։

Ճապոնիան և Չինաստանը կառուցել են մի քանի գործարաններ, որոնք հիմնված են պինդ թափոնների ուղղակի հալեցման կամ հեղուկացված շերտով այրման վրա: 2016 թվականի սկզբին Չինաստանում կար թափոններից էներգիայի ստացման շուրջ 434 գործարան: Ճապոնիան աշխարհում քաղաքային պինդ թափոնների ջերմային մշակման ամենամեծ օգտագործողն է՝ տարեկան 40 միլիոն տոննա:

Ամենանոր կայաններից մի քանիսը օգտագործում են ստոկերի տեխնոլոգիա, իսկ մյուսները՝ առաջադեմ թթվածնի հարստացման տեխնոլոգիա: Աշխարհում գոյություն ունեն մի քանի մաքրման կայաններ, որոնք օգտագործում են համեմատաբար նորարարական գործընթացներ, ինչպիսիք են ուղղակի հալեցումը, *Ebara* հեղուկացման գործընթացը և *Thermoselect JFE* գազիֆիկացման և հալեցման տեխնոլոգիական գործընթացը: 

2014 թվականի հունիսի դրությամբ Ինդոնեզիան ուներ թափոններից էներգիայի ստացման ընդհանուր 93.5 ՄՎտ տեղադրված հզորություն, իսկ տարբեր նախապատրաստական փուլերում գտնվող նախագծերի շարքը միասին կազմում էր ևս 373 ՄՎտ հզորություն։ 

Հնդկաստանում թափոններից էներգիայի վերամշակման առաջին կայանը հիմնադրվել է Դելիում «Timarpur-Okhla Waste Management Company Pvt Ltd»-ի (TOWMCL) կողմից 2012 թվականի հունվարին: Այն օրական մշակում է 2000 տոննա պինդ թափոն և արտադրում 16 ՄՎտ վերականգնվող էներգիա:  Հնդկաստանի առաջին Կանաչ շինարարությունը (IGBC) պլատինե վարկանիշ ունեցող «Կանաչ թափոններից էներգիայի վերամշակման» կամպուսն է, որը գտնվում է Ջամնագարում (Գուջարաթի նահանգում), որը հիմնադրել է Abellon Clean Energy-ը և նախագծել է *INI Design Studio*-ն: Կայանը տարեկան 220,000 տոննա քաղաքային պինդ թափոններ է վերամշակում 7.5 ՄՎտ մաքուր էներգիայի: Կայանի նախագծումը գրեթե չի ենթադրում մարդկային միջամտություն գործընթացի ընթացքում, և վերամշակման կայանի ներսում թափանցիկ դիզայն է, ինչը այն դարձնում է կրթական կենտրոն դպրոցների և այցելուների համար: Կամպուսն իր հողի միայն 20%-ն է օգտագործում օբյեկտի համար, իսկ մնացած 80%-ը օգտագործվում է համայնքային գործունեության և փոխազդեցությունների համար։

Դենվերի (Կոլորադո) Կենսավառելիքի էներգետիկ կորպորացիան (Biofuel Energy Corporation) 2008 թվականի հուլիսին բացել է երկու նոր կենսավառելիք արտադրող գործարաններ Նեբրասկա նահանգի Վուդ Ռիվեր քաղաքում և Մինեսոտա նահանգի Ֆեյրմոնտ քաղաքում: Այս գործարանների աշխատանքային սկզբունքը հիմնվել է թորման եղանակով էթանոլի ստացման վրա՝ ավտոմեքենաներում և այլ շարժիչներում այն օգտագործելու համար: Երկու գործարաններն էլ ձեռք է բերել Գրին Փլեյնս գործակալությունը 2013 թվականին:  Քանի որ Ֆեյրմոնտի գործարանը փակվել է 2025 թվականին,  Վուդ Ռիվերի գործարանը, ըստ հաղորդումների, 2025 թվականի երկրորդ եռամսյակում աշխատել է իր հզորության 99%-ով: 

*Fulcrum BioEnergy* ընկերությունը, որը հիմնադրվել է 2007 թվականին Պլեզանտոնում (Կալիֆոռնիա),  Ռինո քաղաքի մոտակայքում կառուցել է թափոններից էներգիայի ստացման գործարան՝ թափոնները էկոլոգիապես մաքուր ավիացիոն վառելիքի (SAF) վերածելու համար:  Գործարանը շահագործման է հանձնվել 2022 թվականից մինչև 2024 թվականի մայիսը՝ *Sierra BioFuels* անվամբ: *Fulcrum*-ը կանխատեսել է, որ գործարանը տարեկան կարտադրի մոտ 10.5 միլիոն գալոն Fischer-Tropsch «Ֆիշեր-Թրոփշ» ռեակցիայով արտադրանք՝ տարեկան մոտ 200,000 տոննա կենցաղային կոշտ թափոններից։ Արտահանված ընդհանուր արտադրանքը կազմել է ընդամենը 350 գալոն սինթետիկ նավթ, որը տեղափոխվել է *Marathon Petroleum* նավթավերամշակման գործարան՝ ռեակտիվ վառելիքի վերածելու համար։ Գործարանում ծագել են խնդիրներ, այդ թվում՝ ազոտական թթվի անսպասելի առաջացում և գազիֆիկացման համակարգում մինչև 10 ոտնաչափ հաստությամբ բետոնանման նստվածքի առաջացում։ 2024 թվականին *Fulcrum BioEnergy*-ն դադարեցրել է գործունեությունը գործարանում՝ չկատարելով Նևադայի բիզնեսի և արդյունաբերության դեպարտամենտի կողմից թողարկված 290 միլիոն դոլարի պարտատոմսերը, որոնք օգտագործվել էին գործարանի շինարարությունը ֆինանսավորելու համար։

Թափոններից էներգիայի ստացման տեխնոլոգիան ներառում է խմորում, որը կարող է վերցնել կենսազանգված և ստեղծել էթանոլ՝ օգտագործելով թափոնային ցելյուլոզային կամ օրգանական նյութեր:  Խմորման գործընթացում թափոնների մեջ պարունակվող շաքարը վերածվում է ածխաթթու գազի և սպիրտի՝ նույն ընդհանուր գործընթացով, որն օգտագործվում է գինի պատրաստելու համար: Սովորաբար խմորումը տեղի է ունենում առանց օդի առկայության:

Էսթերիֆիկացումը կարող է իրականացվել նաև թափոններից էներգիայի վերածման տեխնոլոգիաների միջոցով, և այս գործընթացի արդյունքը բիոդիզելն է: Էսթերիֆիկացման ծախսարդյունավետությունը կախված է օգտագործվող հումքից և բոլոր մյուս համապատասխան գործոններից, ինչպիսիք են տեղափոխման հեռավորությունը, հումքում առկա նավթի քանակը և այլն:  Գազիֆիկացումը և պիրոլիզը ներկայումս կարող են հասնել մինչև 75% համախառն ջերմային փոխակերպման արդյունավետության (վառելիքից գազ), սակայն լրիվ այրումը գերազանցում է վառելիքի փոխակերպման արդյունավետությունը:  Որոշ պիրոլիզի գործընթացներ պահանջում են արտաքին ջերմային աղբյուր, որը կարող է մատակարարվել գազիֆիկացման գործընթացով, ինչը համակցված գործընթացը դարձնում է ինքնաբավ:

## Ածխաթթու գազի արտանետումներ
Ջերմային մշակման տեխնոլոգիաների դեպքում թափոնների մեջ պարունակվող ածխածնի գրեթե ամբողջությունն արտանետվում է մթնոլորտ որպես ածխաթթու գազ (CO2) (ներառյալ պիրոլիզի և գազաֆիկացման արդյունքում ստացված արգասիքների վերջնական այրումը, բացառությամբ պարարտանյութի համար կենսաածուխ արտադրելու դեպքերի): Քաղաքային պինդ թափոնները պարունակում են ածխածնի մոտավորապես նույն զանգվածային մասնաբաժինը, ինչ CO2 -ը (27%), ուստի  1 տոննա (1,1 կարճ տոննա) պինդ թափոնների մշակումն առաջացնում է մոտավորապես 1 տոննա (1,1 կարճ տոննա) CO2 արտանետում։

Եթե թափոնները տեղափոխվեն աղբավայր, 1 տոննա (1,1 կարճ տոննա) պինդ թափոնից կարտադրի մոտավորապես 62 մ³ (2,200 խորանարդ ոտնաչափ)  մեթան՝ թափոնների կենսաքայքայվող մասի  քայքայման միջոցով: Մեթանի այս քանակը գլոբալ տաքացման պոտենցիալ ունի երկու անգամ ավելի, քան այրման միջոցով արտադրված 1 տոննա (1,1 կարճ տոննա) CO2 -ը: Որոշ երկրներում աղբավայրերից հավաքվում է մեծ քանակությամբ գազ: Այնուամենայնիվ, դեռևս գոյություն ունի մթնոլորտ արտանետվող աղբավայրերի գազի գլոբալ տաքացման պոտենցիալը: Օրինակ՝ ԱՄՆ-ում 1999 թվականին աղբավայրերի գազի արտանետումները մոտավորապես 32%-ով ավելի են եղել, քան այրման արդյունքում արտանետված CO2 -ի քանակը։

Բացի այդ, գրեթե բոլոր կենսաքայքայվող թափոնները կենսազանգված են։ Այսինքն՝ դրանք ունեն կենսաբանական ծագում։ Այս նյութը ձևավորվում է բույսերից՝ օգտագործելով մթնոլորտային CO2 սովորաբար վերջին վեգետացիոն սեզոնի ընթացքում։ Եթե այս բույսերը վերաաճեցվեն, դրանց այրման արդյունքում արտանետվող CO2-ը կրկին կհեռացվի մթնոլորտից։

Այսպիսի նկատառումներն են հիմնական պատճառը, թե ինչու մի քանի երկրներ թափոնների վերամշակման համար օգտագործում են կենսազանգվածը որպես վերականգնվող էներգիա։  Մնացածը՝ հիմնականում պլաստմասսաները և նավթից ու գազից ստացված այլ արտադրանքները, ընդհանուր առմամբ դիտարկվում են որպես չվերականգնվող։

Պլաստիկ թափոններից էներգիայի ստացման համակարգերից CO2 արտանետումները մեկ միավոր էներգիայի համար ավելի բարձր են, քան ներկայիս բրածո վառելիքի վրա հիմնված էներգետիկ համակարգերից արտանետումները, նույնիսկ ածխածնի որսման և պահեստավորման ներդրումը հաշվի առնելով։ Պլաստիկ թափոններով էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը զգալիորեն կաճի մինչև 2050 թվականը։ Ածխածինը պետք է առանձնացվի էներգիայի ռեկուպերացման գործընթացների ընթացքում։ Հակառակ դեպքում գլոբալ տաքացման դեմ պայքարը կձախողվի պլաստիկ թափոնների պատճառով։ 

### Կենսազանգվածի մասնաբաժնի որոշում
Կենցաղային թափոնները մեծ մասամբ կենսաբանական ծագում ունեն (կենսածին), օրինակ՝ թուղթ, ստվարաթուղթ, փայտ, գործվածք, սննդի մնացորդներ: Սովորաբար կենսաբանական թափոնների էներգիայի կեսը ստացվում է կենսածին նյութերից:  Հետևաբար, այս էներգիան հաճախ ճանաչվում է որպես վերականգնվող էներգիա՝ կախված թափոնների մուտքից: 

Եվրոպական CEN 343 աշխատանքային խումբը մշակել են մի քանի մեթոդներ՝ թափոնային վառելիքների կենսազանգվածի մասնաբաժինը որոշելու համար, ինչպիսիք են աղբից ստացված վառելիքը /պինդ վերականգնված վառելիքը: Մշակված սկզբնական երկու մեթոդները (CEN/TS 15440) **ձեռքով տեսակավորման մեթոդն** ու **ընտրողական լուծման մեթոդն** են: Այս երկու մեթոդների մանրամասն համակարգված համեմատությունը հրապարակվել է 2010 թվականին:  Քանի որ յուրաքանչյուր մեթոդ սահմանափակումներ ունի կենսազանգվածի մասնաբաժինը պատշաճ կերպով բնութագրելու հարցում, մշակվել են երկու այլընտրանքային մեթոդներ:

* Առաջին մեթոդն օգտագործում է ռադիոածխածնային թվագրման սկզբունքները: 2007 թվականին հրապարակվել է C-14 ածխածնի մեթոդը ներկայացնող տեխնիկական ակնարկ (CEN/TR 15591:2007): 2008 թվականին հրապարակվել է ածխածնի թվագրման մեթոդի տեխնիկական ստանդարտը (CEN/TS 15747:2008): Միացյալ Նահանգներում արդեն իսկ գոյություն ունի ASTM D6866 ստանդարտ մեթոդի համաձայն համարժեք C-14 ածխածնի մեթոդը:

* Երկրորդ մեթոդը (այսպես կոչված՝ **հավասարակշռության մեթոդ**) օգտագործում է նյութերի կազմի և աղբահրկիզման գործարանի շահագործման պայմանների վերաբերյալ առկա տվյալները և հաշվարկում է ամենահավանական արդյունքը՝ հիմնվելով մաթեմատիկական-վիճակագրական մոդելի վրա:  Ներկայումս հավասարակշռության մեթոդը կիրառվում է երեք ավստրիական և ութ դանիական աղբահրկիզման կայաններում:

Շվեյցարիայում երեք լիարժեք այրման գործարաններում կատարված երկու մեթոդների համեմատությունը ցույց տվեց, որ երկու մեթոդներն էլ նույն արդյունքների են հանգեցրել։ 

C-14 ածխածնի թվագրումը կարող է ճշգրտորեն որոշել թափոնների կենսազանգվածի մասնաբաժինը, ինչպես նաև որոշել կենսազանգվածի ջերմարար ունակությունը: Ջերմարար ունակության որոշումը կարևոր է կանաչ վարկանիշի վկայականի ծրագրերի համար, ինչպիսին է Միացյալ Թագավորության Վերականգնվող Պարտավորության վկայականի ծրագիրը: Այս ծրագրերը վկայականներ են շնորհում կենսազանգվածից արտադրված էներգիայի հիման վրա: Հրապարակվել են մի շարք հետազոտական աշխատանքներ, այդ թվում՝ Մեծ Բրիտանիայի *Վերականգնվող Էներգիայի Ասոցիացիայի* կողմից պատվիրվածը, որոնք ցույց են տալիս, թե ինչպես կարելի է C-14 ածխածնի արդյունքն օգտագործել կենսազանգվածի ջերմարար ունակությունը հաշվարկելու համար: Մեծ Բրիտանիայի գազի և էլեկտրաէներգիայի շուկաների մարմինը՝ Ofgem-ը, 2011 թվականին հայտարարություն է տարածել, որով ընդունել է C-14 ածխածնի օգտագործումը որպես թափոնների հումքի կենսազանգվածի էներգետիկ պարունակությունը որոշելու միջոց՝ Վերականգնվող Էներգիայի Պարտավորության կառավարման ներքո:  Նրանց վառելիքի չափման և նմուշառման (FMS) հարցաթերթիկը նկարագրում է այն տեղեկատվությունը, որը նրանք փնտրում են նման առաջարկները դիտարկելիս:

## Ֆիզիկական գտնվելու վայր
2019 թվականին *Նոր դպրոց* հետազոտական ինստիտուտի Թիշմանի շրջակա միջավայրի և դիզայնի կենտրոնի կողմից պատվիրված «Գլոբալ դաշինք՝ աղբի այրման այլընտրանքների համար» (GAIA) 2019 թվականի զեկույցում պարզվել է, որ ԱՄՆ-ում գործող թափոններից էներգիայի վերածող 73 օբյեկտների 79%-ը գտնվում են ցածր եկամուտ ունեցող համայնքներում և/կամ «գունավոր համայնքներում»՝ «պատմական բնակելի, ռասայական տարանջատման և արտաքսման գոտիավորման օրենքների պատճառով, որոնք թույլ էին տալիս ավելի սպիտակամորթ, հարուստ համայնքներին իրենց սահմաններից բացառել արդյունաբերական օգտագործման վայրերը և գունավոր մարդկանց»: Փենսիլվանիա նահանգի Չեստեր քաղաքում, որտեղ համայնքային խումբը ակտիվորեն դեմ է  թափոններից էներգիայի վերածվող տեղական օբյեկտին, Կալիֆոռնիայի Համբոլդտի պետական համալսարանի շրջակա միջավայրի ռեսուրսների ճարտարագիտության ամբիոնի դոցենտ Սինտանա Վերգարան նշել է, որ համայնքի դիմադրությունը հիմնված է ինչպես աղտոտվածության, այնպես էլ այն փաստի վրա, որ այդ օբյեկտներից շատերը տեղակայված են համայնքներում՝ առանց համայնքի կարծիքը հաշվի առնելու և առանց համայնքի համար որևէ օգուտի:
մինի|''Amager Bakke'' աղբակիզման գործարանը Կոպենհագենի կենտրոնում
Այլ երկրներում աղբահրկիզման գործարանները տեղակայված են բնակելի տների հարևանությամբ՝ առանց էական կոնֆլիկտների, այդ թվում՝ բարձր եկամուտ ունեցող տարածքներում: Ակնառու օրինակ է Ամագեր Բակկե գործարանը Կոպենհագենի կենտրոնում (Դանիա):

## Նշանակալի օրինակներ
ՄԱԿ-ի շրջակա միջավայրի ծրագրի 2019 թվականի զեկույցի համաձայն՝ Եվրոպայում կա թափոններից էներգիայի ստացման 589 կայան, իսկ Միացյալ Նահանգներում՝ 82: 

Ստորև բերված են Թափոններից էներգրայի ստացող գործարանների մի քանի օրինակներ։

### Թափոնների այրումից էներգիայի ստացման կայաններ
* Էսեքս շրջանի ռեսուրսների վերականգնման կենտրոն, Նյուարկ, Նյու Ջերսի
* Հարիսբուրգի աղբակիզարան, Հարիսբուրգ, Փենսիլվանիա
* Լի շրջանի պինդ թափոնների ռեսուրսների վերականգնման կենտրոն, Ֆորտ Մայերս (Ֆլորիդա, ԱՄՆ, 1994)
* Մոնտգոմերի շրջանի ռեսուրսների վերականգնման կենտրոն, Դիկերսոնում (Մերիլենդ, ԱՄՆ, 1995)
* Spittelau (1971) և Flötzersteig (1963), Վիեննա (Ավստրիա  Wien Energie)
* SYSAV թափոնների էներգիայի արտադրության գործարան Մալմյոյում (2003 և 2008, Շվեդիա)
* Ալգոնքին Փաուեր, Բրեմփթոն (Օնտարիո, Կանադա)
* Սթոք աղբակիզարան, Սթոք-օն-Թրենթ (Մեծ Բրիտանիա, 1989)
* Դելավերի հովտի ռեսուրսների վերականգնման կենտրոն, Չեստեր (ԱՄՆ)
* Թիսայդ թափոններից էներգիայի ստացման գործարան Միդլսբրոյի մոտ (Հյուսիսարևելյան Անգլիա, 1998)
* Էդմոնտոնի աղբակիզարան, Մեծ Լոնդոնում  (Անգլիա, 1974)
* Բերնաբիի թափոններից էներգիայի վերամշակման կայան, Մետրո Վանկուվեր (Կանադա, 1988)
* Թիմարպուր-Օխլա թափոններից էներգիայի ստացման գործարան, Նյու Դելի (Հնդկաստան)
* «Արևելյան Դելիի թափոնների վերամշակման ընկերություն» սահմանափակ պատասխանատվությամբ ընկերություն, Նյու Դելի (Հնդկաստան)
* SELCHP, Հարավային Բերմոնդի, Մեծ Լոնդոն (Անգլիա, 1994)։

### Հեղուկ վառելիքի արտադրության կայաններ
Ներկայումս չեն գործում արդյունաբերական հեղուկ վառելիք արտադրող գազաֆիկացման կայաններ, սակայն երկուսը կառուցվում/շահագործման փուլում են Վարենում (Կալիֆոռնիա) և Սուինդոնում (Մեծ Բրիտանիա):

### Պլազմային գազիֆիկացման թափոնների էներգիայի կայաններ
ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերը մի անգամ փորձարկել են Ֆլորիդա նահանգի Հուրլբուրտ Ֆիլդ քաղաքում պլազմային թափոններից էներգիայի վերածման փոխադրելի համակարգի (TPWES) կայան (PyroGenesis տեխնոլոգիա):  Կայանը, որի կառուցումը արժեցել է 7.4 միլիոն դոլար,  փակվել և վաճառվել է կառավարության կողմից կազմակերպված լիկվիդացիոն աճուրդում 2013 թվականի մայիսին՝ շահագործման հանձնվելուց երեք տարի անց։ Սկզբնական գինը կազմել է 25 դոլար: Հաղթող գինը գաղտնի է պահվել:

Բացի խոշոր գործարաններից, գոյություն ունեն նաև կենցաղային թափոնների էներգիայի այրման կայաններ: Օրինակ՝ Ռեֆյուջ դը Սարենն ունի կենցաղային թափոնների էներգիայի վերամշակման կայան: Այն պատրաստվում է փայտի վառելիքով աշխատող գազաֆիկացման կաթսայի և Ստիրլինգի շարժիչի համադրմամբ։

### Ավստրալիա
«Ռեներջի»-ն ընդլայնել է իր համակարգը՝ օրգանական թափոնները հեղուկ վառելիքի վերածելու համար՝ օգտագործելով Արևմտյան Ավստրալիայի Քոլի քաղաքում ջերմային մշակման գործընթաց։ Համակարգը մշակում է ժամում 1.5 տոննա օրգանական նյութ։ Օբյեկտը տարեկան մշակում է 4000 տոննա քաղաքային թափոններ աղբավայրից և  լրացուցիչ 8000 տոննա օրգանական թափոններ գյուղատնտեսական և անտառտնտեսային գործունեությունից։ «Ռեներջի»-ի արտոնագրված «աղացման պիրոլիզի» գործընթացը  օրգանական նյութերը վերածում է կենսաածխի, կենսագազերի և կենսայուղի՝ ջերմություն կիրառելով սահմանափակ թթվածնով միջավայրում։ 

Պերտից մոտավորապես 45 կիլոմետր հարավ գտնվող Ռոքինգհեմի արդյունաբերական գոտում կառուցվող մեկ այլ նախագծի շրջանակներում նախատեսվում է կառուցել 29 ՄՎտ հզորությամբ էլեկտրակայան, որը տարեկան 300,000 տոննա քաղաքային, արդյունաբերական և առևտրային աղբից կմատակարարի 40,000 տուն: Բացի Հարավարևմտյան միջկապակցված համակարգին էլեկտրաէներգիա մատակարարելուց, էլեկտրաէներգիայի գնման պայմանագրի շրջանակներում արդեն իսկ կայանի արտադրանքի 25 ՄՎտ-ը տրամադրվել է: 

### Աֆրիկա
Եթովպիայում գտնվող Reppie թափոններից էներգիայի ստացման կայանը Աֆրիկայում առաջին նմանատիպ կայանն է։ Կայանը շահագործման է հանձնվել 2018 թվականին։

## Տես նաև
* Կենսագազ
* Ջերմաֆիկացում
* Պլաստիկ աղտոտում
* Թափոններից էներգիայի ստացման գործարան

## Ծանոթագրություններ

## Գրականություն
* Field, Christopher B. "Emissions pathways, climate change, and impacts." PNAS 101.34 (2004): 12422–12427.
* 
* Tilman, David. "Environmental, economic, and energetic costs." PNAS 103.30 (2006): 11206–11210.
* 

## Արտաքին հղումներ
* Waste-to-Energy Research and Technology Council 
* Energy Recovery from the Combustion of Municipal Solid Waste - US EPA
* WtERT Germany
* Gasification Technologies Council 

Կատեգորիա:Աղբ
Կատեգորիա:Էկոլոգիա
Կատեգորիա:Էներգետիկա
Կատեգորիա:Էներգիայի քաղաքականություն
Կատեգորիա:Թափոնների մշակման տեխնոլոգիա
Կատեգորիա:Շրջակա միջավայր
Կատեգորիա:Վառելանյութեր
Կատեգորիա:Վերականգնվող էներգիա
Կատեգորիա:Քիմիական պրոցեսներ
Կատեգորիա:Թափոնների կառավարում