Hulladékból energiává alakítás , a W2E egy olyan folyamat, amelynek során a hulladékégetés eredményeképpen elektromos és hőenergiát állítanak elő . Az előre szétválogatott települési szilárd hulladékot tüzelőanyagként használják fel . Az ilyen vállalkozások építését és működtetését gyakran egy olyan integrált hulladékgazdálkodási rendszer elemének tekintik, amely csökkentheti a környezeti kockázatokat és csökkentheti a nem újrahasznosítható SMH hulladéklerakókba történő elhelyezésével járó környezeti károkat. A modern hulladék-energiát feldolgozó üzemek nagyon különböznek az égetőművektől, amely válogatatlan hulladékot használt fel, és rendkívül korlátozott villamos energiát termelt.
A 18-19. századi ipari forradalom előtt az emberek a mindennapi életben olyan természeti tárgyakat használtak, amelyeket elégethettek vagy rothadásra hagytak . A háztartási hulladékok ártalmatlanítása az emberiség történelme során létezett, gyakran a fahulladékot tűzifaként használták fel . A helyzet az iparosodás időszakában kezdett megváltozni , amikor Európa és Észak-Amerika országaiban a természetes bomlásnak nem kitett szintetikus anyagokból készült termékek kezdtek elterjedni a mindennapi életben , termelésük és fogyasztásuk volumene nőtt, és az emberiség egyre több szemetet kezdett termelni [1] [2] .
1874-ben Nottinghamben megépült a világ első hulladékégetője , majd ott az első gőzmű , ahol a szemetet használták tüzelőanyagként – így talált először energiafelhasználásra az ipari hulladékégetés. 1880- ban New Yorkban megépült az első égetőmű az Egyesült Államokban . Az 1960-as évekig azonban az Egyesült Államokban az égetést főként hálózaton kívüli létesítményekben végezték, és a speciális üzemek nem voltak általánosak. Emellett a 19. század végén az amerikai városokban lakóházakban égetőket építettek, amelyeket fűtésükre is használtak [1] [2] .
A kontinentális Európában Franciaország volt az első ország, amely bevezette az ipari hulladékégetést . Az első francia égetőművet 1893-ban Párizs közelében építették , 1896-ban pedig Saint-Ouenben helyezték üzembe a világ első iratmegsemmisítővel ellátott égetőművét . 1930- ban Svájcban kifejlesztettek egy rostélyos kemencét réteges hulladékégetéshez - ez egy alapvetően új hulladékégetési technológia, amely lehetővé tette a fűtőolaj és a szén tüzelőanyagként való felhasználásának elhagyását a kemencében lévő hőmérséklet egyenletes elosztása érdekében, ami jelentősen csökkentette a hulladékégetés költségeit, valamint növelte annak hatékonyságát. 1933-ban nyílt meg a világ első égető hőerőműve a hollandiai Dordrechtben . Az 1970-es években a hulladékégetés új fejlődési kört kapott a globális energiaválság nyomán , amikor az olajárak jelentősen emelkedtek. A szemetet akkoriban kezdték egyre inkább hő- és villamosenergia-termelés tüzelőanyagának tekinteni [2] .
A Nemzetközi Energia Ügynökség az MSW hulladéklerakók legjobb alternatívájának nevezi a szabályozott, magas hőmérsékletű égetéssel és szennyezéscsökkentő technológiával működő energiahulladék-kezelést. Meg kell jegyezni, hogy a hulladéklerakók gyakran nem felelnek meg az egészségügyi előírásoknak, és ellenőrizetlen hulladékégetés helyeivé válnak, ami negatívan befolyásolja a levegő minőségét. Az energiahasznosítás ugyanakkor elsősorban a hulladékgazdálkodási rendszer része, és nem energetikai megoldás, bár hozzájárulhat az energiaellátás diverzifikálásához [3] .
Amint az ügynökség rámutat, az energia-újrahasznosítást csak a megelőzés, az újrahasználatra való előkészítés, az újrahasznosítás, a hasznosítás és az ártalmatlanítás területén szabad megvalósítani a hulladékgazdálkodás tágabb hierarchiáján belül. Ez megköveteli az önkormányzati hatóságoktól, hogy átfogó hulladékgazdálkodási tervezést készítsenek, hogy maximalizálják az anyagok újrafelhasználásának és újrahasznosításának lehetőségét az energiahasznosítás előtt. Emellett elegendő forrásgyűjtési és -leválasztási infrastruktúrára van szükség annak biztosításához, hogy az égetők megfelelő energia- és nedvességtartalmú tüzelőanyagot kapjanak [3] .
Különböző álláspontok vannak arról, hogy a szemét megújuló energiaforrásnak, az elégetése pedig újrahasznosításnak tekinthető-e. A háztartási hulladék jelentős része a növények által légköri CO₂-t használó biomassza. Ha ugyanannyi növényt újra termesztenek, akkor ismét azonos mennyiségű szén távozik a légkörből. Ezen okok miatt számos országban az elégetett szerves anyagokat megújuló energiaforrásnak tekintik, ellentétben az elégetett petrolkémiai anyagokkal. Oroszországban a 2003. március 26 - i 35-FZ „Az elektromos energiaiparról” szövetségi törvény meghatározza, hogy a megújuló energia magában foglalja a „biomasszát, beleértve a kifejezetten energiatermelésre termesztett növényeket, beleértve a fákat, valamint a termelési és fogyasztási hulladékot, kivéve a szénhidrogén nyersanyagok és tüzelőanyagok felhasználása során keletkezett hulladékokat, biogázt, a termelési és fogyasztási hulladékok lerakóiban kibocsátott gázát, a szénbányákban keletkező gázt. Így a megújuló energiaforrások említésekor a hulladékok és az üvegházhatású gázok kibocsátásának veszélyességi osztályát nem veszik figyelembe [4] .
A 2010-es évek közepén több mint 2200 W2E gyár működött a világon [5] .
A Nemzetközi Energia Ügynökség 2014-es becslései szerint több mint 30 millió tonna kőolaj-egyenértéknyi primer energiát állítottak elő szilárd hulladékból világszerte , ami a teljes termelés mintegy 0,2%-át tette ki. Az elmúlt évtizedekben azonban az MSW részesedése a globális energiamixben folyamatosan nőtt. Így az 1994-től 2014-ig tartó időszakban 2,6-szorosára nőtt az SMW-ből származó energiatermelés [4] .
A W2E erőműveket a magasabb tőke (9-szer magasabb, mint az új gázhőerőműveknél) és az üzemeltetési költségek (20-szor magasabbak az új hőerőműveknél) jellemzik. Finanszírozásuk és támogatásuk különböző országokban a hulladékártalmatlanítás ágazatközi és területközi támogatásának különféle mechanizmusait és kombinációit alkalmazzák, valamint a megtermelt villamos energia ipari és magánfogyasztói rovására. Elég sok módszer létezik az energetikai célú hulladékégetés ösztönzésére. Egyes országokban "zöld átvételi tarifák" vannak érvényben a biomasszából (beleértve a települési szerves hulladékot is) előállított villamos energiára; némelyikben az SMW elégetését ösztönzik (például Kína ösztönző intézkedéseket vezetett be tartományi és városi szinten). Más államok diverzifikált tarifákat alkalmaznak a hulladéktárolásra. Norvégia például a különböző hulladékártalmatlanítási díjak miatt ösztönzi a biológiailag lebomló hulladékok hőerőművekben vagy kazánházakban történő égetését: 1 tonna biológiailag lebomló hulladék eltemetése a hulladéklerakóban 65%-kal drágább, mint más típusú hulladéké [6] .
Az Európai Unióban a hulladékok energetikai ártalmatlanítását az Európai Bizottság által a Hulladéklerakókról szóló Irányelvben meghatározott célok elérését szolgáló intézkedések részének tekintik : 2025-ig az SMW legfeljebb 25%-a kerülhet hulladéklerakókba, és nem kerülhet lerakásra. újrahasznosítható hulladék (beleértve a műanyagot, papírt, fémet, üveget és biohulladékot) [7] . A W2E Növények Európai Konföderációja (CEWEP) 2015-ben az Európai Bizottsághoz intézett nyílt levelében kijelentette, hogy a hulladék energetikai újrahasznosítása csökkentheti az Oroszországból származó földgázimporttól való függőséget (2012-ben 28 EU-ország 107 milliárd m³ hulladékot importált az akkori elégetés e szállítások 19%-ának felelt meg) [8] . A hulladékégetés elterjedtsége országonként jelentősen eltér, számos fejlett országban (főleg Észak- és Nyugat - Európában) igen magas. A CEWEP 2017-es adatai szerint Finnország Európa vezető szerepet tölt be a hulladékégetésben , a hulladék 58%-át energia-újrahasznosításra küldi, ezt követi Dánia , Svédország és Norvégia 53%-kal, Svájc pedig 47%-kal. Németországban , Ausztriában , Franciaországban és Olaszországban ez a szám körülbelül 20-40%. Az EU 28 országának átlaga 28% volt [9] .
Oroszországban az SMW körülbelül 97%-a hulladéklerakókba kerül. Az RT-Invest 5 új , 325 MW beépített teljesítményű erőművet tervez üzembe helyezni 2023 végéig . 2020 májusában a Rostec , a Rosatom és a VEB.RF konzorciuma 2020 májusában bejelentette, hogy elindít egy projektet további 25 W2E üzem építésére, amelyek összesen 18 millió tonna nem újrahasznosítható "maradékot" (15-20%) hasznosítanak. az MSW tömegéből) [10] [11] [12] .
Az Egyesült Államokban 2017-ben az összes szennyvíz 12,7%-át égették el energiatermelés céljából, és a szennyvíz 52,1%-a hulladéklerakókba került. 2018-ban 68 amerikai üzem körülbelül 14 milliárd kWh villamos energiát termelt 29,5 millió tonna éghető szennyvíz elégetésével. A létesítmények mintegy 90%-a 1980 és 1995 között épült [13] [14] .
Az ázsiai országokban a gyors urbanizáció , valamint a népesség és a szilárd hulladék mennyiségének éves növekedése mellett a kormányok különféle energia-újrahasznosítási programokat támogatnak. Kína állami céljai között szerepel, hogy 2020-ban az SMW felét W2E üzemekben dolgozzák fel. 2018-ban a Nemzetközi Energia Ügynökség előrejelzése szerint 2023-ra a kínai energiahulladék-ártalmatlanító vállalatok beépített kapacitása elérheti a 13 GW-ot, és 2025-re az üzemek 260 millió tonna SMW feldolgozására képesek. A vállalkozások támogatása alacsony kamatozású hitelezéssel és kedvezményes adózással történik. A W2E-vállalatok telepítése Indiában lassan halad, 2017 végén alig 300 MW-os kapacitást telepítettek, és az ország legnagyobb (24 MW) üzemét csak 2017 -ben helyezték üzembe Újdelhiben . Az ipar fejlődését akadályozó egyik jelentős tényező a hulladék alacsony minősége és alacsony fűtőértéke. Thaiföldön az Alternatív Energia Fejlesztési Terv részeként hosszú távú célt tűztek ki - 2036-ra a hulladékfeldolgozó vállalkozások beépített kapacitásának 550 MW-ra való emelését . Pakisztán , Vietnam és Indonézia új vállalkozások létrehozását ösztönzi a villamos energia garantált tarifájával [3] .
A hulladékégető művek környezetre gyakorolt hatásának mértéke nagymértékben függ az SMW elégetésére vonatkozó szabályok betartásától, amelyek magukban foglalják: a hulladékok égetés előtti szétválogatását, a nem éghető és bomlásveszélyes összetevők eltávolítását belőlük; a szükséges hőmérséklet fenntartása a kemencékben az égési folyamat során; a hamu kioldódásának kötelező ellenőrzése az ártalmatlanítás előtt; gázok másodlagos utóégetése. Ugyanakkor a hulladékégető művek légköri kibocsátásának bizonyos százalékának jelenléte továbbra is elkerülhetetlen [15] [1] [16] .
A W2E erőművek kevésbé szennyezik a levegőt , mint a széntüzelésű hőerőművek , de többet, mint a földgáz alapú [17] .
A termikus ártalmatlanítás során a szemétben található szén gyakorlatilag teljes mennyisége gáz halmazállapotúvá válik, és szén-dioxid formájában kerül a légkörbe . Ugyanakkor vannak projektek a gázkibocsátás csökkentésére és az általános szénlábnyom csökkentésére . 2019-ben a hollandiai Duivenben a helyi W2E üzemből szén-dioxidot szállítottak az üvegházhatású iparnak, ami 15%-kal csökkentette a CO₂-kibocsátást [18] .
Abban az esetben, ha ugyanennyi szemét kerül a szemétlerakóba , nemcsak a szén-dioxid egy része kerül a légkörbe, hanem a szerves anyagok anaerob bomlása következtében mintegy 62 m³ metán is felszabadul . A metán 28-szor erősebb üvegházhatású gázként , és ekkora mennyiségben több mint kétszerese a szén-dioxid üvegházhatású hatásának. A hulladéklerakók esetében fél intézkedés a depóniagáz részleges leválasztása és utóégetése. Egyes becslések szerint azonban az Egyesült Államokban 1999-ben a hulladéklerakókban lévő metán 32%-kal nagyobb mértékben járult hozzá az üvegházhatáshoz, mint a szemétégetésből felszabaduló szén-dioxid [17] [3] .