Енергија од отпад

Претворањето на отпад во енергија (WtE) т.е. енергијата од отпад (EfW) се однесува на низа процеси кои имаат за цел да ги претворат отпадните материјали во употребливи форми на енергија, обично електрична енергија или топлина. Како форма на обновување на енергијата, отпадот и енергетската ефикасност играат клучна улога и во управувањето со отпадот и во одржливото производство на енергија со тоа што придонесуваат кон намалување на обемот на отпад на депониите и кон обезбедување алтернативен извор на енергија.
Најчестиот метод на претворање на отпад во енергија е директно согорување на отпад за производство на топлина, која потоа може да се користи за производство на електрична енергија преку парни турбини. Овој метод е широко користен во многу земји и нуди двојна придобивка: отстранува отпад додека генерира енергија, што го прави ефикасен процес и за намалување на отпадот и за производство на енергија.
Покрај согорувањето, другите технологии за претворање отпад во енергија се фокусираат на претворање на отпадот во извори на гориво. На пример, гасификацијата и пиролизата се процеси кои термохемиски ги разградуваат органските материјали во отсуство на кислород за да се произведе сингас, односно синтетички гас составен првенствено од водород, јаглерод моноксид и мали количини на јаглерод диоксид. Овој сингас може да се претвори во метан, метанол, етанол, па дури и во синтетички горива, кои можат да се користат во различни индустриски процеси или како алтернативни горива во транспортот.
Понатаму, анаеробната декомпозиција, биолошки процес, го претвора органскиот отпад во биогас (главно во метан и јаглерод диоксид) преку микробно дејство. Овој биогас може да се користи за производство на енергија или да се преработи во биометан, кој може да послужи како замена за природниот гас.
Процесот на претворање отпад во енергија придонесува кон принципите на циркуларна економија преку трансформирање на отпадните производи во вредни ресурси, намалување на зависноста од фосилни горива и ублажување на емисиите на стакленички гасови. Сепак, предизвиците остануваат, особено во обезбедувањето дека емисиите од постројките за претворање на отпадот во енергија, како што се диоксините и фураните, се правилно контролирани со цел да се минимизира влијанието врз животната средина. Напредните технологии за контрола на загадувањето се од суштинско значење за решавање на овие проблеми и за обезбедување дека процесот останува одржливо, еколошки здраво решение.
Технологиите за отпад и електрична енергија претставуваат значајна можност за одржлив начин на управување со отпадот, а воедно придонесуваат и за задоволување на глобалните потреби за енергија. Тие претставуваат суштинска компонента на интегрираните стратегии за управување со отпад и премин кон системи за обновлива енергија. Со напредокот на технологијата, претворањето на отпадот во енергија може да игра сè поважна улога и во намалувањето на употребата на депониите и во остварувањето на енергетската безбедност.
1 Историја
Првиот инсинератор или „Деструктор“ бил изграден во Нотингем, Велика Британија, во 1874 година од страна на „Манлов, Алиот и Ко. Лтд.“ според дизајнот на Алфред Фрајер. Првиот инсинератор во САД бил изграден во 1885 година на Гувернерсиот остров во Њујорк. Во 1903 година, првата единица за претворање на отпад во енергија во Данска била изградена во Фредериксберг, Копенхаген. Првиот ваков објект во Чешка бил изграден во 1905 година во Брно.Процесите на гасификација и пиролиза биле познати и користени со векови, а за јагленот уште од 18 век... Развојните технологии за преработка [на остаток од цврст мешан отпад] станале фокус на вниманието само во последниве години, стимулирани од потрагата по поефикасен метод за обновување на енергијата. (2004)
2 Методи
2.1 Инсинерација
Инсинерацијата, согорувањето на органски материјал како што е отпадот со обновување на енергијата, е најчестиот вид на имплементација. Сите нови постројки за согорување на отпад (резидуален цврст отпад, комерцијален, индустриски) мора да ги исполнуваат строгите стандарди за емисии, вклучувајќи ги и оние за азотни оксиди (<sub>NOx</sub>), сулфур диоксид (<sub>SO2</sub>), тешки метали и диоксини. Оттука, модерните постројки за согорување се многу поразлични од старите типови, од кои некои ниту рециклирале енергија ниту материјали. Современите инсинератори го намалуваат волуменот на оригиналниот отпад за 95-96 проценти, во зависност од составот и степенот на обновување на материјалите како што се металите од пепелта за рециклирање.
Критичарите тврдат дека инсинераторите уништуваат вредни ресурси и можат да ги намалат стимулациите за рециклирање. Сепак, прашањето е отворено, бидејќи европските земји кои рециклираат најмногу (до 70%), исто така користат инсинератори за да избегнат депонирање.
Инсинераторите имаат електрична ефикасност од 14-28%. За да се избегне губење на остатокот од енергијата, таа може да се користи за, на пример, централно греење (когенерација). Конечната а ефикасност на инсинераторите за когенерација е обично поголема од 80% (врз основа на пониската топлинска вредност на отпадот).
Во споредба со другите технологии за претворање на отпадот во енергија, инсинерацијата се чини како најатрактивна поради поголемата ефикасност на производството на енергија, пониските инвестициски трошоци и пониските стапки на емисии. Дополнително, согорувањето дава најголема количина на електрична енергија со најголем капацитет за намалување на купиштата отпад на депониите преку директно согорување.
2.2 Гориво од пластика
Еден процес што се користи за претворање на пластика во гориво е пиролизата, која претставува термичко распаѓање на материјали на високи температури во инертна атмосфера. Овој процес вклучува промена на хемискиот состав и главно се користи за третман на органски материјали. Во производството на големо, пластичниот отпад се меле и топи, а потоа се пиролизира. Каталитичките конвертори помагаат во процесот. Пареите се кондензираат со масло или гориво и се акумулираат во резервоари за таложење, а потоа се филтрираат. Горивото се добива по хомогенизација и може да се користи за автомобили и машини. Обично се нарекува термогориво или енергија од пластика.
Новиот процес користи дводелен катализатор, кобалт и зеолит, за претворање на пластиката во пропан. Работи на полиетилен и полипропилен, а приносот на пропан е приближно 80%.
2.3 Друго
Постојат голем број други нови технологии кои се способни да произведуваат енергија од отпад и други горива без директно согорување. Многу од овие технологии имаат потенцијал да произведат повеќе електрична енергија од истата количина гориво во споредба со тоа што би било можно преку директно согорување. Ова главно се должи на одвојувањето на корозивните компоненти (пепел) од претвораното гориво, со што се овозможуваат повисоки температури на согорување во, на пример, котли, гасни турбини, мотори со внатрешно согорување или горивни ќелии. Некои напредни технологии се способни ефикасно да ја претворат енергијата од суровините во течни или гасовити горива, користејќи топлина, но во отсуство на кислород, без вистинско согорување, со користење на комбинација од термички технологии. Типично, тие се почисти, бидејќи суровината се одвојува пред третманот за да се отстранат несакани компоненти:
* Гасификација: произведува запалив гас, водород и синтетички горива
* Термичка деполимеризација: произведува синтетичка сурова нафта, која може дополнително да се рафинира
* Пиролиза: произведува запалив катран/био-масло и јаглен
* Гасификација со плазма лак или процес на плазма гасификација (PGP): произведува богат сингас, вклучувајќи водород и јаглерод моноксид, употреблив за горивни ќелии или генерирање на електрична енергија за погон на плазма лак, употребливи витрифицирани силикатни и метални инготи, сол и сулфур.
Нетермички технологии:
* Анаеробна декомпозиција: Биогас богат со метан
* Производи на ферментација: примери се етанол, млечна киселина, водород
* Механички биолошки третман (МБТ)
** МБТ + Анаеробна декомпозиција
** МБТ за отфрлање на добиеното гориво
3 Глобални случувања
Во периодот од 2001–2007 година, капацитетот за претворање на отпад во енергија се зголемил за околу четири милиони метрички тони годишно.
Технологијата за претворање на отпадот во енергија вклучува ферментација, која може од биомаса да создаде етанол, користејќи отпаден целулозен или органски материјал. Во процесот на ферментација, шеќерот во отпадот се претвора во јаглерод диоксид и алкохол, во истиот општ процес што се користи за производство на вино. Обично, ферментацијата се одвива без присуство на воздух.
Според извештајот на Програмата за животна средина на Обединетите нации од 2019 година, во Европа има 589 постројки за претворање на отпад во енергија, а постојат 82 такви постројки во САД.