عملية تحويل النفايات إلى طاقة (WtE)، والمعروفة أيضًا باسم الطاقة من النفايات، هي العملية التي يتم فيها توليد الطاقة (عادةً الحرارة والكهرباء) باستخدام النفايات كمصدر للوقود. وغالبًا ما يتم ذلك من خلال الاحتراق المباشر باستخدام محارق النفايات - أي حرق النفايات - أو إنتاج وقود قابل للاحتراق من غاز مثل الميثان. والطريقة الأخيرة أقل شيوعاً وتتطلب عمليات مثل التغويز أو الهضم اللاهوائي.
الحرق هو النوع الأكثر شيوعًا لتحويل النفايات إلى طاقة في الولايات المتحدة ويظل تكنولوجيا بدائية نسبيًا لتوليد الطاقة. يتم حرق النفايات، وهذا يؤدي إلى غليان الماء الذي يتحول إلى بخار، وتدوير التوربينات التي تولد الكهرباء. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن الاحتراق الفعلي.
ما هي مشكلة تحويل النفايات إلى طاقة؟
هناك مساران تقليديان للنفايات غير المحوّلة: مدافن النفايات والمحارق. وكلاهما ليسا مثاليين، ولكن خلال القرن التاسع عشر كانت هناك محاولة لتحسين الوضع. فقد رأى المهندسون في أوروبا فرصة لاستعادة الطاقة في مجموعة من مجاري النفايات، وبدلاً من مجرد حرق النفايات للتخلص منها، تم تحديد إمكانية استخدام الحرارة الناتجة عن حرق النفايات لتشغيل التوربينات - وهكذا، وُلدت فكرة تحويل النفايات إلى طاقة.
ومع ذلك، وبعد مرور أكثر من مائة عام، لا تزال هذه الأساليب البدائية نفسها في صميم عملية التخلص من النفايات، ومع سعي الناس للحصول على طاقة أنظف وإدارة أكثر استدامة للنفايات، بدأت مشاكل تحويل النفايات إلى طاقة تفوق فوائدها.
إيجابيات وسلبيات تحويل النفايات إلى طاقة
كما هو الحال مع أي عملية لإدارة النفايات، هناك إيجابيات وسلبيات لتحويل النفايات إلى طاقة. وفيما يلي بعض المزايا والعيوب الرئيسية لتحويل النفايات إلى طاقة:
محترفو تحويل النفايات إلى طاقة
يتم استخدام تحويل النفايات إلى طاقة لسبب ما، وبالمقارنة مع الطرق التقليدية لإدارة النفايات، فمن المؤكد أن لها بعض الفوائد، بما في ذلك استخدام مورد مهدر وتقليل عمليات الطمر في النفايات، وفرصة استعادة الموارد.
تحويل النفايات إلى طاقة أفضل من الحرق التقليدي
وغالبًا ما يتم الترويج لتحويل النفايات إلى طاقة على أنها "طاقة نظيفة" عند مقارنتها بممارسات الحرق المهدرة في العقود السابقة. وفي هذا الصدد، فهي تستغل الطاقة التي كانت ستُهدر لولا ذلك، مع عدم زيادة كمية النفايات المحروقة من الناحية التقنية. ومع ذلك، فإن هذه الحجة لا تنطبق إلا إذا كان الحرق هو الخيار الوحيد، في حين أن معظم خطط إدارة النفايات المسؤولة تتطلع الآن إلى حلول أقل ضررًا وأكثر دائرية تساهم بشكل أقل في تغير المناخ.
تجنب طمر النفايات
تعتبر مدافن النفايات هي الملاذ الأخير عندما يتعلق الأمر بإدارة النفايات، مما يتسبب في العديد من المشاكل مثل إنتاج الغازات المسببة للاحتباس الحراري، واستخدام قطع كبيرة من الأراضي، واحتمال تسرب الملوثات إلى الأرض والمياه الجوفية، وغير ذلك. ولسوء الحظ، وفقًا لأرقام وكالة حماية البيئة لعام 2018، تم إرسال حوالي 146 مليون طن من النفايات الصلبة البلدية - أي حوالي 50% من إجمالي النفايات الصلبة البلدية - إلى مكب النفايات الصلبة.
يمكن لعمليات تحويل النفايات إلى طاقة في مصانع الحرق المتخصصة أن تقلل إلى حد كبير من حجم النفايات التي يتم طمرها. ووفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية، فإن محطات تحويل النفايات إلى طاقة قادرة على تقليل حجم النفايات بحوالي 87%، حيث تحرق 2000 رطل من النفايات لتحويلها إلى رماد يتراوح وزنه بين 300 و600 رطل. ومع ذلك، فإن هذه الفائدة لا تزال تستند إلى افتراض استمرار إنتاج هذه الكميات الكبيرة من النفايات - أو استمرار السماح بإنتاجها.
استرداد الموارد
من المزايا الأخرى لتحويل النفايات إلى طاقة مقارنةً بدفن النفايات هي فرصة استعادة الموارد القيمة مثل المعادن بعد الحرق. ويمكن بعد ذلك إرسالها لإعادة تدويرها والاحتفاظ بها في الاقتصاد. وينطبق ذلك حتى على المواد المختلطة التي يصعب إعادة تدويرها. يحرق الحرق مواد مثل البلاستيك تاركاً المعادن خلفه، وهو ما يمكن اعتباره أفضل من مدافن النفايات حيث يتم ببساطة دفن المواد القابلة لإعادة التدوير.
سلبيات تحويل النفايات إلى طاقة
مساوئ تحويل النفايات إلى طاقة عديدة وأصبحت أكثر وضوحاً في السنوات الأخيرة. وهي تشمل التلوث والجسيمات التي تولدها، وتدمير المواد المفيدة، وإمكانية تثبيط الحلول الأكثر استدامة لإدارة النفايات ومصادر الطاقة المتجددة.
ارتفاع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون
ينبعث كل محتوى الكربون الموجود في النفايات التي يتم حرقها في توليد الكهرباء بالتبريد والتكييف الحراري في صورة ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد أبرز غازات الاحتباس الحراري. ومع ذلك، إذا كان وقود النفايات من الكتلة الحيوية - أي من أصول طبيعية، مثل نفايات الطعام، والورق والألواح الورقية، والخشب، والأقمشة الطبيعية مثل القطن - فإن ثاني أكسيد الكربون الذي يحتوي عليه يتم استخلاصه في الأصل من الغلاف الجوي. ومع ذلك، فإن البلاستيك والمنتجات الأخرى القائمة على النفط، والتي يتم حرقها أيضًا في WtE، تعادل أي وقود أحفوري آخر وتصدر عنها انبعاثات غازات دفيئة ضارة.
إمكانية تدمير المواد القابلة للاسترداد
وفي حين أن تحويل النفايات إلى طاقة يتيح الفرصة لاستعادة بعض الموارد، مثل المعادن، إلا أنه يميل إلى تدمير أكثر من ذلك بكثير. في الولايات المتحدة، تتم عملية الحرق لأغراض تحويل النفايات إلى طاقة في الأغلب من خلال عملية تسمى "الحرق الجماعي"، حيث يتم حرق النفايات الصلبة الصلبة بالجملة بدلاً من فصلها. وفي المقابل، يمكن أن تؤدي عملية الحرق بالتبريد المختلط إلى تدمير الموارد التي كان من الممكن استردادها، بما في ذلك المعادن والخشب والبلاستيك وغيرها. وهذا صحيح بشكل خاص إذا لم تكن هناك عملية فصل صارمة للنفايات الصلبة البلدية قبل الحرق.
يمكن أن يثبط استخدام الطاقة المختلطة في توليد الكهرباء والطاقة المتجددة إعادة التدوير
ومن السلبيات الأخرى لتحويل النفايات إلى طاقة هو احتمال أن يؤدي ذلك إلى تثبيط إعادة التدوير أو غيرها من أساليب إدارة النفايات الأكثر استدامة. إذا اعتقد الناس أو المنظمات أو الحكومات أن تحويل النفايات إلى طاقة هو مصدر طاقة مستدام قابل للتطبيق وتقنية لإدارة النفايات، فمن غير المرجح أن ينخرطوا أو يستثمروا في حلول أكثر تأثيرًا، مثل الخفض أو إعادة الاستخدام أو إعادة التدوير. ويمكن ملاحظة ذلك بالفعل من خلال تصنيف العديد من محطات تحويل الطاقة إلى طاقة مستدامة على أنها "طاقة متجددة".
إنها تغذي تجارة النفايات غير المنظمة
واليوم، تقوم العديد من البلدان المتقدمة بإرسال نفاياتها إلى البلدان النامية لمعالجتها، وغالباً ما يكون ذلك كجزء من خطة أوسع لإدارة النفايات تدعي تحسين معدلات إعادة التدوير. في بعض الحالات، يتم إعادة تدوير النفايات، ولكن في كثير من الأحيان يتم ببساطة حرقها أو استخدامها في مرافق تحويل النفايات إلى طاقة. وقد سلطت سياسة السيف الوطنية الصينية الضوء على حجم هذه الممارسة.
ولسوء الحظ، في حين أن البلدان الغربية ستدعي هذه الممارسة كجزء من أهدافها المتعلقة بإعادة التدوير، فإن الطبيعة غير المنظمة لهذه التجارة غالباً ما تعني التخلص غير السليم، حيث أن حرق النفايات الخطرة عامل رئيسي. في الواقع، لقد ثبت أن النفايات الخطرة غير المخصصة للحرق عادة ما يتم شحنها إلى الخارج حيث يتم حرقها قبل طمرها.
أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة أخرى
الحرق ليس الطريقة الوحيدة لتحويل النفايات إلى طاقة، وهناك عدد متزايد من التقنيات التي يتم تنفيذها لجعل معالجة النفايات أكثر استدامة. وتشمل بعض الطرق الأخرى البارزة لتحويل النفايات إلى طاقة ما يلي:
التغويز
في حين أن عملية التغويز كعملية تستخدم منذ قرون، إلا أنها لم تطبق على النفايات بطريقة جادة إلا في العقود القليلة الماضية. وهي تعمل عن طريق معالجة الكتلة الحيوية في درجات حرارة عالية للغاية دون احتراق، مما ينتج غازًا طبيعيًا قابلاً للاحتراق - يسمى أيضًا الغاز المتزامن. ويستخدم هذا الغاز بعد ذلك كمصدر للوقود.
التخمير والتقطير
يمكن تخمير الكتلة الحيوية وتقطيرها لإنتاج الإيثانول. ويمكن بعد ذلك استخدامه كوقود بديل للمحركات أو غيرها من التطبيقات. وكما هو الحال مع طرق استخدام الطاقة النظيفة الأخرى، لا يمكن استخدام ذلك إلا مع النفايات العضوية وغيرها من تيارات النفايات المماثلة.
الهضم اللاهوائي
وهي عملية تقوم فيها الكائنات الحية الدقيقة بتكسير الكتلة الحيوية في بيئة خالية من الأكسجين. وتنتج غازاً حيوياً يحتوي على نسبة عالية من الميثان الذي يمكن استخدامه بعد ذلك كمصدر وقود لإنتاج الكهرباء وغيرها من التطبيقات.
إذن، هل محطات تحويل النفايات إلى طاقة جيدة؟
ما يبدو واضحًا هو أن فوائد تحويل النفايات إلى طاقة لا توجد إلا عند مقارنتها مع الطمر التقليدي أو الحرق كنظام لإدارة النفايات. ومع ذلك، عند النظر إليها بمفردها، فإن المشاكل جوهرية لدرجة أنه من الصعب اعتبارها جزءًا قابلاً للتطبيق من أي اقتصاد أخضر دائري. في الوقت الذي تتطلع فيه الشركات والبلديات والمدن والبلدان إلى التخلص من النفايات إلى الصفر، لا يوجد مكان لتحويل النفايات إلى طاقة. تعالج البدائل بعض المشاكل المتعلقة بتحويل النفايات إلى طاقة عن طريق الحرق ويمكن دمجها في خطط أوسع لإدارة النفايات المستدامة، ولكن حتى هذه البدائل لا ترقى إلى مستوى تقليل المواد وإعادة استخدامها وإعادة تدويرها.
لمعرفة المزيد عن تقنيات إدارة النفايات وكيف يمكن لشركتك أن تسلك مساراً أكثر اخضراراً، تحدث إلى أحد مستشاري TRUE اليوم. للبقاء على اطلاع على أحدث الطرق لتحسين إدارة النفايات في شركتك، اشترك في مدونة RTS الآن.