Введение

Процесс переработки отходов
другие виды мусоросжигательных заводов, производящих энергию
причина смерти

Сжигание – это процесс переработки отходов, включающий в себя сжигание веществ, содержащихся в отходах. Промышленные установки для сжигания отходов обычно называют заводами по переработке отходов в энергию. Сжигание и другие высокотемпературные системы переработки отходов описываются как «термическая обработка». Сжигание отходов преобразует отходы в золу, дымовые газы и тепло. Зола в основном образуется из неорганических компонентов отходов и может иметь вид твердых комков или частиц, переносимых дымовыми газами. Дымовые газы должны быть очищены от газообразных и твердых загрязняющих веществ перед выбросом в атмосферу. В некоторых случаях тепло, выделяемое при сжигании, может использоваться для производства электроэнергии. Сжигание с рекуперацией энергии – одна из нескольких технологий переработки отходов в энергию, таких как газификация, пиролиз и анаэробное сбраживание. Хотя технологии сжигания и газификации схожи по принципу, энергия, получаемая при сжигании, представляет собой высокотемпературное тепло, в то время как горючий газ часто является основным энергетическим продуктом газификации. Сжигание и газификация также могут осуществляться без рекуперации энергии и материалов. В ряде стран эксперты и местные сообщества по-прежнему выражают обеспокоенность по поводу воздействия мусоросжигательных заводов на окружающую среду (см. аргументы против сжигания). В некоторых странах мусоросжигательные заводы, построенные всего несколько десятилетий назад, часто не имели установки для разделения материалов с целью удаления опасных, объемных или пригодных для переработки материалов перед сжиганием. Эти объекты, как правило, подвергали риску здоровье работников и местную окружающую среду из-за недостаточного уровня очистки газов и контроля процесса сгорания. Большинство этих объектов не производили электроэнергию. Сжигание уменьшает твердую массу исходных отходов на 80–85% и объем (уже частично сжатый в мусоровозах) на 95–96%, в зависимости от состава и степени извлечения материалов, таких как металлы из золы для переработки. Это означает, что, хотя сжигание не полностью заменяет захоронение на полигонах, оно значительно сокращает необходимый объем для утилизации. Мусоровозы часто уменьшают объем отходов с помощью встроенного компрессора перед доставкой на мусоросжигательный завод. В качестве альтернативы, на полигонах объем несжатых отходов может быть уменьшен примерно на 70% с помощью стационарного стального компрессора, хотя и с существенными затратами энергии. Во многих странах более простое уплотнение отходов является распространенной практикой для уплотнения на полигонах. Сжигание имеет особенно значительные преимущества при переработке определенных видов отходов в специализированных областях, таких как клинические и некоторые опасные отходы, где патогены и токсины могут быть уничтожены при высоких температурах. Примеры включают химические многопродуктовые заводы с различными токсичными или высокотоксичными сточными водами, которые нельзя направлять на обычную очистную станцию. Сжигание отходов особенно популярно в таких странах, как Япония, Сингапур и Нидерланды, где земля является дефицитным ресурсом. Дания и Швеция уже более века являются лидерами в использовании энергии, получаемой при сжигании, в локальных комбинированных теплоэлектростанциях, поддерживающих системы централизованного теплоснабжения. В 2005 году сжигание отходов обеспечило 4,8% потребления электроэнергии и 13,7% общего потребления тепла в Дании. Ряд других европейских стран в значительной степени полагаются на сжигание для переработки бытовых отходов, в частности Люксембург, Нидерланды, Германия и Франция. Первый мусоросжигательный завод в США был построен в 1885 году на острове Губернаторов в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк. Первый завод в Чехии был построен в 1905 году в Брно.

Технология

Инсинератор – это печь для сжигания отходов. Современные инсинераторы оснащаются оборудованием для снижения выбросов, таким как очистка дымовых газов. Существуют различные типы конструкций инсинераторных установок: с подвижной решеткой, с неподвижной решеткой, вращающаяся печь и кипящий слой.

Сжигание

Сжигательная куча или сжигательная яма – одна из самых простых и ранних форм утилизации отходов, по сути представляющая собой груду горючих материалов, сложенных на открытой местности и поджигаемых, что приводит к загрязнению окружающей среды. Сжигательные кучи могут стать причиной неконтролируемых пожаров, например, если ветер разносит горящие материалы с кучи на окружающую сухую траву или на строения. По мере сгорания внутренних слоев куча может смещаться и обрушаться, увеличивая площадь возгорания. Даже при отсутствии ветра небольшие, легко воспламеняющиеся угольки могут подниматься с кучи посредством конвекции и переноситься по воздуху на траву или здания, вызывая их возгорание. Сжигательные кучи часто не обеспечивают полного сгорания отходов и, следовательно, являются источником загрязнения твердыми частицами.

Огневая труба

Сжигательный бочок – это несколько более контролируемая форма частного сжигания отходов, при которой горящий материал находится внутри металлического бочка, с металлической решёткой над выходом для дыма. Бочок предотвращает разбрасывание горящего материала ветром, и по мере сгорания топлива оно оседает обратно внутрь бочка. Решётка на выходе дыма помогает предотвратить вылет горящих углей. Обычно в качестве сжигательных бочек используют стальные барабаны, в основании которых прорезаны или просверлены отверстия для притока воздуха. Со временем высокая температура сжигания вызывает окисление и ржавчину металла, и в конечном итоге сам бочок прогорает и требует замены. Сжигание сухих целлюлозных/бумажных отходов обычно происходит чисто, без видимого дыма, однако пластик в бытовых отходах может привести к образованию неприятного запаха и едких испарений, вызывающих раздражение глаз и слезотечение. Конструкция с двумя слоями обеспечивает вторичное дожигание, уменьшая количество дыма. В большинстве городских населённых пунктов сжигательные бочки запрещены, а в некоторых сельских районах могут действовать ограничения на открытое сжигание, особенно там, где проживает много людей, незнакомых с этой распространённой сельской практикой. По состоянию на 2006 год в Соединённых Штатах частное сжигание небольших объёмов бытовых или фермерских отходов в сельской местности обычно разрешалось, если это не создавало неудобств для окружающих, не представляло пожарной опасности, особенно в сухую погоду, и не приводило к образованию густого, вредного дыма. В ряде штатов, таких как Нью-Йорк, Миннесота и Висконсин, действуют законы или правила, запрещающие или строго регулирующие открытое сжигание из-за его влияния на здоровье и создания неудобств. Лица, намеревающиеся сжигать отходы, могут быть обязаны предварительно связаться с государственным органом для проверки текущего уровня пожарной опасности и условий, а также уведомить официальных лиц о планируемом контролируемом пожаре.

Движущаяся решетка

Типичной установкой для сжигания твердых коммунальных отходов является печь с подвижной решеткой. Подвижная решетка позволяет оптимизировать перемещение отходов через камеру сгорания для обеспечения более эффективного и полного сгорания. Один котел с подвижной решеткой может перерабатывать до 500 тонн отходов в час и может работать 8000 часов в год с одной плановой остановкой для инспекции и технического обслуживания продолжительностью около месяца. Печи с подвижной решеткой иногда называют установками для сжигания твердых коммунальных отходов (ТКО). Отходы загружаются краном через "горловину" с одного конца решетки, откуда они перемещаются вниз по решетке к зольной яме на другом конце. Здесь зола удаляется через водяной затвор. Часть воздуха, необходимого для сгорания (первичный воздух), подается через решетку снизу. Этот воздушный поток также служит для охлаждения самой решетки. Охлаждение важно для механической прочности решетки, и многие подвижные решетки также имеют внутреннее водяное охлаждение. Вторичный воздух подается в котел на высокой скорости через форсунки, расположенные над решеткой. Он способствует полному сгоранию дымовых газов, создавая турбулентность для лучшего перемешивания и обеспечивая избыток кислорода. В многоярусных печках вторичный воздух подается в отдельную камеру, расположенную за первичной камерой сгорания. Согласно Европейской директиве по сжиганию отходов, установки для сжигания должны быть спроектированы таким образом, чтобы дымовые газы достигали температуры не менее в течение 2 секунд для обеспечения надлежащего разложения токсичных органических веществ. Для постоянного соблюдения этого требования необходимо устанавливать резервные вспомогательные горелки (часто работающие на мазуте), которые включаются в котел, если теплотворная способность отходов становится недостаточной для достижения этой температуры. Затем дымовые газы охлаждаются в перегревателях, где тепло передается пару, нагревая его, как правило, до при давлении для выработки электроэнергии на турбине. В этот момент температура дымовых газов составляет около , после чего они направляются в систему очистки дымовых газов. В Скандинавии плановое техническое обслуживание обычно проводится летом, когда спрос на централизованное теплоснабжение низок. Часто установки для сжигания состоят из нескольких отдельных "котловых линий" (котлов и установок очистки дымовых газов), что позволяет продолжать прием отходов на одной линии, в то время как другие находятся на техническом обслуживании, ремонте или модернизации.

Фиксированная решетка

Более старый и простой тип мусоросжигателя представлял собой кирпичную камеру с неподвижной металлической решеткой над нижней зольной ямой, с одним отверстием сверху или сбоку для загрузки отходов и другим отверстием сбоку для удаления негорючих твердых остатков, называемых клинкерами. Многие небольшие мусоросжигатели, которые ранее использовались в многоквартирных домах, теперь заменены прессами для мусора.

Печи ротационные

Роторная печь используется муниципалитетами и крупными промышленными предприятиями. Эта конструкция печи имеет две камеры: первичную и вторичную. Основная камера роторной печи состоит из наклонной цилиндрической трубы, футерованной огнеупорным материалом. Внутренняя огнеупорная футеровка служит защитным слоем, предназначенным для постепенного износа и защиты конструкции печи. Этот огнеупорный слой необходимо периодически заменять. Вращение цилиндра вокруг своей оси обеспечивает перемещение отходов. В первичной камере происходит преобразование твердой фракции в газообразные вещества посредством испарения, деструктивной дистилляции и реакций частичного сгорания. Вторичная камера необходима для завершения реакций сгорания в газовой фазе. Клинкеры высыпаются из конца цилиндра. Высокий дымоход, вентилятор или пароструйный эжектор обеспечивают необходимую тягу. Зола просыпается сквозь решетку, но значительное количество частиц уносится вместе с горячими газами. Эти частицы и любые горючие газы могут дожигаться в последующей камере сгорания.

Жидкостное ложе

Сильный поток воздуха нагнетается через песчаный слой. Воздух просачивается сквозь песок до тех пор, пока не будет достигнута точка, где песчинки расходятся, пропуская воздух, и происходит перемешивание и турбулизация, таким образом создается псевдоожиженный слой, в который можно подавать топливо и отходы. Песок с предварительно обработанными отходами и/или топливом удерживается во взвешенном состоянии потоками нагнетаемого воздуха и приобретает свойства жидкости. Слой при этом интенсивно перемешивается и находится в состоянии турбулентности, поддерживая мелкие инертные частицы и воздух во взвешенном состоянии. Это обеспечивает полную циркуляцию всей массы отходов, топлива и песка внутри печи.

Специализированный мусоросжигатель

Установки для сжигания пыли на мебельных фабриках требуют особого внимания, так как в них перерабатывается смоляная пыль и множество легковоспламеняющихся веществ. Необходимы контролируемое горение и системы предотвращения прорыва пламени, поскольку пыль во взвешенном состоянии ведет себя аналогично легковоспламеняющимся газам, таким как сжиженный нефтяной газ.

Использование тепла

Тепло, выделяемое мусоросжигательным заводом, может использоваться для генерации пара, который, в свою очередь, может приводить в движение турбину для производства электроэнергии. Обычно на тонну муниципальных отходов удается произвести около 2/3 МВтч электроэнергии и 2 МВтч тепла для централизованного отопления. Согласно данным Министерства охраны окружающей среды Германии, мусоросжигательные заводы снижают выбросы некоторых атмосферных загрязнителей, заменяя электроэнергию, производимую угольными электростанциями, электроэнергией, производимой из отходов.

Диоксины и фураны

Наиболее широко обсуждаемые опасения, связанные с сжиганием твердых коммунальных отходов (ТКО), касаются боязни образования значительных объемов выбросов диоксинов и фуранов. Диоксины и фураны многими считаются серьезной угрозой для здоровья. В 2012 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) объявило, что безопасный предел для перорального потребления человеком составляет 0,7 пикограмма токсического эквивалента (TEQ) на килограмм массы тела в сутки, что эквивалентно 17 миллиардным долям грамма для человека весом 150 фунтов в год. В 2005 году Министерство окружающей среды Германии, где в то время действовало 66 мусоросжигательных заводов, оценило, что "в то время как в 1990 году треть всех выбросов диоксинов в Германии приходилась на заводы по сжиганию отходов, к 2000 году эта доля снизилась до менее 1%. Дымоходы и печи в частных домах выбрасывают в окружающую среду примерно в 20 раз больше диоксинов, чем заводы по сжиганию отходов". Исследования показали, что одна семья, использующая бочку для сжигания отходов, производила больше выбросов, чем завод по сжиганию отходов, перерабатывающий определенное количество отходов в день к 1997 году, и в пять раз больше к 2007 году из-за увеличения содержания химических веществ в бытовых отходах и снижения выбросов на современных мусоросжигательных заводах, использующих более совершенные технологии. Большая часть улучшения ситуации с выбросами диоксинов в США наблюдалась на крупных мусоросжигательных заводах. По состоянию на 2000 год, хотя небольшие заводы (с суточной мощностью менее 250 тонн) перерабатывали только 9% от общего объема сжигаемых отходов, они производили 83% диоксинов и фуранов, образующихся при сжигании ТКО. С момента проведения этого исследования оценка потенциала глобального потепления метана была увеличена с 21 до 35, что само по себе увеличило бы эту оценку почти втрое по сравнению с эффектом GWP от сжигания тех же отходов. Кроме того, почти все биоразлагаемые отходы имеют биологическое происхождение. Этот материал формируется растениями, использующими атмосферный CO2, как правило, в течение последнего вегетационного периода. Если эти растения будут выращены снова, CO2, выделяемый при их сжигании, будет повторно удален из атмосферы. Эти соображения являются основной причиной, по которой в ряде стран сжигание биоразлагаемых отходов рассматривается как возобновляемая энергия. Остальные отходы – в основном пластик и другие продукты, полученные из нефти и газа – обычно считаются невозобновляемыми ресурсами. Различные результаты оценки углеродного следа от сжигания могут быть получены при использовании различных предположений. Местные условия (такие как ограниченный спрос на централизованное теплоснабжение, отсутствие электроэнергии, вырабатываемой из ископаемого топлива, или высокое содержание алюминия в потоке отходов) могут снизить преимущества сжигания с точки зрения сокращения выбросов CO2. Методология и другие предположения также могут существенно повлиять на результаты. Например, выбросы метана со свалок, происходящие в более поздний период, могут быть проигнорированы или им может быть придан меньший вес, или биоразлагаемые отходы могут не рассматриваться как CO2-нейтральные. Исследование, проведенное Eunomia Research and Consulting в 2008 году по потенциальным технологиям переработки отходов в Лондоне, показало, что при применении нескольких из этих (по мнению авторов) необычных предположений, средние показатели существующих мусоросжигательных заводов были неудовлетворительными с точки зрения баланса CO2 по сравнению с теоретическим потенциалом других перспективных технологий переработки отходов.

Другие выбросы

Другие газообразные выбросы в дымовых газах от мусоросжигательных печей включают оксиды азота, диоксид серы, хлороводородную кислоту, тяжелые металлы и мелкие частицы. Среди тяжелых металлов особое беспокойство вызывает ртуть из-за ее токсичности и высокой летучести, поскольку практически вся ртуть, содержащаяся в потоке твердых бытовых отходов, может попадать в выбросы, если не будет удалена системами очистки. Содержание водяного пара в дымовых газах может приводить к образованию видимого шлейфа из трубы, который может восприниматься как визуальное загрязнение. Этого можно избежать, снизив содержание водяного пара путем конденсации и повторного нагрева дымовых газов, либо повысив температуру дымовых газов на выходе значительно выше точки росы. Конденсация дымовых газов позволяет рекуперировать скрытую теплоту парообразования воды, что впоследствии повышает тепловую эффективность установки.

Очистка дымовых газов

Количество загрязняющих веществ в дымовых газах от мусоросжигательных установок может быть уменьшено или не уменьшено в зависимости от конкретной установки. Частицы собираются с помощью фильтрации частиц, чаще всего электростатическими фильтрами (ESP) и/или рукавными фильтрами. Рукавные фильтры, как правило, очень эффективны для улавливания мелких частиц. В ходе исследования, проведенного Министерством окружающей среды Дании в 2006 году, средние выбросы твердых частиц на единицу энергетической ценности сжигаемых отходов от 16 датских мусоросжигательных установок составляли менее 2,02 г/ГДж (грамм на единицу энергетической ценности сжигаемых отходов). Детальные измерения мелких частиц размером менее 2,5 микрометра (PM2.5) были проведены на трех установках: одна установка, оснащенная электростатическим фильтром для фильтрации частиц, выбрасывала 5,3 г/ГДж мелких частиц, в то время как две установки, оснащенные рукавными фильтрами, выбрасывали 0,002 и 0,013 г/ГДж PM2.5 соответственно. Для ультрадисперсных частиц (PM1.0) показатели составили 4,889 г/ГДж PM1.0 для установки с электростатическим фильтром, в то время как выбросы с установок, оснащенных рукавными фильтрами, составили 0,000 и 0,008 г/ГДж PM1.0. Скрубберы для кислотных газов используются для удаления соляной кислоты, азотной кислоты, плавиковой кислоты, ртути, свинца и других тяжелых металлов. Эффективность удаления зависит от конкретного оборудования, химического состава отходов, конструкции установки, химии реагентов и способности инженеров оптимизировать эти условия, которые могут быть противоречивыми для различных загрязняющих веществ. Например, удаление ртути влажными скрубберами считается побочным эффектом и может составлять менее 50%. Сточные воды от скрубберов должны затем проходить через очистные сооружения. Диоксид серы также может быть удален сухой десульфуризацией путем впрыска известкового молока в дымовые газы перед фильтрацией частиц. NOx снижается либо каталитическим восстановлением с использованием аммиака в каталитическом нейтрализаторе (селективное каталитическое восстановление, SCR), либо реакцией при высокой температуре с аммиаком в печи (селективное некаталитическое восстановление, SNCR). Мочевина может быть использована вместо аммиака в качестве восстановителя, но ее необходимо добавлять раньше в процессе, чтобы она могла гидролизоваться до аммиака. Использование мочевины может снизить затраты и потенциальные риски, связанные с хранением безводного аммиака. Тяжелые металлы часто адсорбируются на впрыскиваемом активированном углероде, который затем собирается с помощью фильтрации частиц.

Выходы твердых веществ

Сжигание производит золу уноса и донный пепел, как и при сжигании угля. Общее количество золы, образующейся при сжигании твердых бытовых отходов, составляет от 4 до 10% по объему и от 15 до 20% по весу от первоначального количества отходов, при этом зола уноса составляет примерно 10–20% от общего количества золы. В донном пепле редко содержится значительное количество тяжелых металлов. В настоящее время, хотя некоторые исторические образцы, протестированные группой операторов мусоросжигательных заводов, соответствуют современным критериям экотоксичности, Агентство по охране окружающей среды (EA) заявило, что "мы договорились" считать донный пепел от мусоросжигательных заводов "неопасным" до завершения программы тестирования.

Другие проблемы загрязнения

Загрязнение запаха может быть проблемой для устаревших мусоросжигательных установок, но на современных заводах запахи и пыль контролируются очень эффективно. Отходы принимаются и хранятся в закрытом помещении с отрицательным давлением, а воздушный поток направляется через котел, что предотвращает выход неприятных запахов в атмосферу. Исследование показало, что наиболее сильный запах на мусоросжигательном заводе в Восточном Китае наблюдался в зоне разгрузки отходов. Увеличение трафика мусоровозов, доставляющих твердые бытовые отходы на мусоросжигательный завод, является проблемой, влияющей на отношения с местным населением. По этой причине большинство мусоросжигательных заводов располагаются в промышленных зонах. Эту проблему можно частично решить, перевозя отходы по железной дороге с перегрузочных станций.

Влияние на здоровье

Научные исследователи изучали влияние загрязняющих веществ, образующихся при сжигании отходов, на здоровье человека. Многие исследования рассматривали последствия для здоровья, связанные с воздействием этих загрязняющих веществ, используя методические рекомендации Агентства по охране окружающей среды США (EPA). В этих моделях учитывается воздействие через ингаляцию, проглатывание, контакт с почвой и кожей. Исследования также оценивали воздействие загрязняющих веществ по образцам крови или мочи жителей и работников, проживающих вблизи мусоросжигательных заводов. Результаты систематического обзора предыдущих исследований выявили ряд симптомов и заболеваний, связанных с загрязнением от мусоросжигательных заводов. К ним относятся новообразования, врожденные аномалии, мертворождения или выкидыши. Потенциальные последствия для здоровья технологии сжигания отходов широко освещались, особенно в тех случаях, когда заводы располагаются в районах, уже испытывающих непропорционально высокую нагрузку на здоровье. Например, мусоросжигательный завод Wheelabrator в Балтиморе, штат Мэриленд, подвергся проверке из-за увеличения заболеваемости астмой в соседних районах, где преимущественно проживают люди с низким доходом и представители цветных рас. Мусоросжигательные заводы могут производить электроэнергию и тепло, которые могут заменить электростанции, работающие на других видах топлива, в региональной электросети и сети теплоснабжения, а также обеспечивать паром промышленных потребителей. Мусоросжигательные и другие заводы по переработке отходов в энергию производят, по крайней мере частично, возобновляемую энергию на основе биомассы, которая компенсирует выбросы парниковых газов от электростанций, работающих на угле, нефти и газе. Европейский союз рассматривает энергию, полученную из биогенных отходов (отходов биологического происхождения) на мусоросжигательных заводах, как возобновляемую энергию, не основанную на ископаемом топливе, в рамках установленных лимитов выбросов. Это сокращение выбросов парниковых газов дополняется сокращением выбросов, достигаемым за счет предотвращения выбросов метана на полигонах. Остаток в виде золы, образующийся после сжигания, был признан безвредным твердым отходом, который можно безопасно захоранивать на полигонах или использовать в качестве строительного заполнителя. Образцы тестируются на наличие экотоксичных металлов. В густонаселенных районах становится все труднее найти место для новых полигонов. Мелкие частицы могут эффективно удаляться из дымовых газов с помощью рукавных фильтров. Несмотря на то, что около 40% отходов, сжигаемых в Дании, сжигались на заводах, не оборудованных рукавными фильтрами, оценки, основанные на измерениях Датского института экологических исследований, показали, что мусоросжигательные заводы ответственны лишь за приблизительно 0,3% от общего объема внутренних выбросов твердых частиц размером менее 2,5 микрометра (PM2.5) в атмосферу в 2006 году. В обзоре стран, проведенном Европейским агентством по окружающей среде в 2016 году, страны с наивысшими показателями переработки также оказались странами с наибольшей долей сжигания отходов, хотя все материалы, полученные из отходов, отправленных на сжигание (например, металлы и строительный заполнитель), по определению не учитываются в качестве переработки в европейских целях. Восстановление стекла, камня и керамических материалов, используемых повторно в строительстве, а также черных и, в некоторых случаях, цветных металлов, извлеченных из золы, дополнительно увеличивает фактические объемы переработки. Металлы, извлеченные из золы, обычно трудно или невозможно перерабатывать традиционными способами, поскольку удаление присоединенных горючих материалов путем сжигания является альтернативой трудоемким или энергоемким методам механической сепарации. Объем сжигаемых отходов уменьшается примерно на 90%, что увеличивает срок службы полигонов. Зола из современных мусоросжигательных заводов витрифицируется при температуре от 1000 °C (1832 °F) до 1100 °C (2012 °F), что снижает выщелачиваемость и токсичность остатков. В результате специальные полигоны, как правило, больше не требуются для золы, образующейся при сжигании коммунальных отходов, и существующие полигоны могут значительно увеличить свой срок службы за счет сжигания отходов, что снижает необходимость для муниципалитетов в поиске и строительстве новых полигонов.

Аргументы против сжигания

В октябре 2009 года Шотландское агентство по охране окружающей среды (SEPA) завершило всестороннее исследование влияния на здоровье, придя к "неоднозначным" выводам. Авторы подчеркивают, что, несмотря на отсутствие убедительных доказательств непроизводственного воздействия мусоросжигательных установок на здоровье в существующей литературе, "небольшие, но значимые эффекты могут оказаться практически невыявляемыми". В отчете отмечаются эпидемиологические недостатки предыдущих исследований в Великобритании и предлагаются направления для дальнейших исследований. Агентство по охране здоровья Великобритании опубликовало краткий обзор в сентябре 2009 года. Менее токсичный донный пепел (пепел после сжигания, IBA) может быть использован в качестве строительного материала при его заключении в бетон, однако существует риск взрыва водорода из-за содержания алюминия. Управление автомобильных дорог Великобритании приостановило использование IBA в пенобетоне в связи с расследованием серии взрывов в 2009 году. Извлечение полезных металлов из золы – новый, но еще менее развитый подход. Продолжающейся проблемой остается влияние на здоровье выбросов диоксинов и фуранов от старых мусоросжигательных установок, особенно во время пуска и останова, или при необходимости обхода фильтров. Мусоросжигательные установки выбрасывают различные уровни тяжелых металлов, таких как ванадий, марганец, хром, никель, мышьяк, ртуть, свинец и кадмий, которые могут быть токсичны даже в очень малых концентрациях. Существуют или разрабатываются альтернативные технологии, такие как механико-биологическая обработка, анаэробное сбраживание (MBT/AD), автоклавирование или механическая термическая обработка (MHT) с использованием газификации паром или плазменной дугой (PGP), представляющей собой сжигание при экстремально высоких температурах, создаваемых электричеством, или их комбинации. Строительство мусоросжигательных установок конкурирует с развитием и внедрением других перспективных технологий. В отчете WRAP, опубликованном правительством Великобритании в августе 2008 года, было установлено, что в Великобритании средняя стоимость сжигания одной тонны отходов в целом выше, чем стоимость обработки MBT, на 18 фунтов стерлингов за метрическую тонну и на 27 фунтов стерлингов за метрическую тонну для большинства современных (после 2000 года) мусоросжигательных установок. Строительство и эксплуатация установок по переработке отходов, таких как мусоросжигательные заводы, требует длительных контрактных периодов для возмещения первоначальных инвестиционных затрат, что приводит к долгосрочным обязательствам. Срок службы мусоросжигательных установок обычно составляет от 25 до 30 лет. Это было отмечено Питером Джонсом, OBE, представителем мэра Лондона по вопросам отходов в апреле 2009 года. В топке мусоросжигательных установок образуются мелкие частицы. Даже при современной фильтрации дымовых газов небольшая их часть выбрасывается в атмосферу. PM2.5 не регулируется отдельно в Европейской директиве о сжигании отходов, хотя пространственная корреляция с младенческой смертностью в Великобритании неоднократно подтверждалась (карты М. Райана, основанные на данных ONS, вокруг мусоросжигательных установок EfW/CHP в Эдмонтоне, Ковентри, Чинехеме, Кирклизе и Шеффилде). Директива WID не требует мониторинга уровня PM2.5 в дымовых газах или в приземном слое воздуха. В июне 2008 года несколько европейских ассоциаций врачей (включая специалистов из разных областей, таких как врачи, химики-экологи и токсикологи), представляющие более 33 000 врачей, направили ключевое заявление непосредственно в Европейский парламент, выражая обеспокоенность по поводу выбросов частиц от мусоросжигательных установок и отсутствия специального мониторинга мелких и ультрамелких частиц, а также углубленных эпидемиологических исследований отрасли и правительства по этим микроскопическим и невидимым выбросам частиц. Местные сообщества часто выступают против размещения установок по переработке отходов, таких как мусоросжигательные заводы, вблизи их домов (феномен "Не в моем дворе"). Исследования, проведенные в Андовере, штат Массачусетс, показали, что близость к мусоросжигательным установкам коррелирует с 10%-ной девальвацией недвижимости. В соответствии с иерархией обращения с отходами, предотвращение образования отходов, их минимизация, повторное использование и переработка должны быть предпочтительнее сжигания. Сторонники концепции "ноль отходов" рассматривают мусоросжигательные установки и другие технологии переработки отходов как препятствия для переработки и сортировки отходов, а также считают, что ценные ресурсы отходов используются для производства энергии. В отчете Eunomia за 2008 год было установлено, что при определенных обстоятельствах и предположениях сжигание может приводить к меньшему сокращению выбросов CO2, чем другие перспективные комбинации технологий EfW и CHP для переработки смешанных остаточных отходов. Снижение уровня выбросов от муниципальных мусоросжигательных установок и заводов по переработке отходов в энергию по сравнению с историческими максимумами во многом обусловлено эффективным использованием технологий контроля выбросов. Контроль выбросов увеличивает первоначальные и эксплуатационные расходы. Не следует предполагать, что все новые установки будут использовать наилучшие доступные технологии контроля выбросов, если это не требуется законом. Отходы, захороненные на полигонах, могут быть извлечены и переработаны с использованием будущих технологий даже спустя десятилетия и столетия, что невозможно при сжигании.

Тенденции использования мусоросжигательных установок

История сжигания твердых коммунальных отходов (ТКО) неразрывно связана с историей полигонов и других технологий переработки отходов. Преимущества сжигания неизбежно оцениваются в сравнении с доступными альтернативами. С 1970-х годов развитие переработки и других мер по предотвращению образования отходов изменило условия для таких оценок. С 1990-х годов альтернативные технологии переработки отходов совершенствуются и становятся практически применимыми. Сжигание является ключевым процессом в переработке опасных и медицинских отходов. Часто крайне важно подвергать медицинские отходы воздействию высоких температур при сжигании для уничтожения содержащихся в них патогенов и токсичных загрязнений.

В Северной Америке

Первый мусоросжигательный завод в США был построен в 1885 году на острове Губернаторов в Нью-Йорке. В 1949 году Роберт К. Росс основал одну из первых компаний по управлению опасными отходами в США. Он создал Robert Ross Industrial Disposal, увидев возможность удовлетворить потребности компаний северного Огайо в управлении опасными отходами. В 1958 году компания построила один из первых заводов по сжиганию опасных отходов в США.

Первым полномасштабным муниципальным мусоросжигательным комплексом в США стал завод по переработке ресурсов Арнольда О. Чантленда, построенный в 1975 году в Эймсе, штат Айова. Завод до сих пор работает и производит топливо, полученное из отходов, которое отправляется на местные электростанции в качестве топлива. Первая коммерчески успешная установка по сжиганию мусора в США была построена в Саугасе, штат Массачусетс, в октябре 1975 года компанией Wheelabrator Technologies и до сих пор находится в эксплуатации. С 1996 по 2007 год новые мусоросжигательные заводы не строились. Основные причины отсутствия активности:
Экономические факторы. С увеличением числа крупных и недорогих региональных полигонов и, до недавнего времени, относительно низкой цены на электроэнергию, мусоросжигательные заводы не могли конкурировать за "топливо", то есть отходы, в США.
Налоговая политика. Налоговые льготы для заводов, производящих электроэнергию из отходов, были отменены в США в период с 1990 по 2004 год. В США и Канаде наблюдается возрождение интереса к сжиганию и другим технологиям получения энергии из отходов. В США в 2004 году сжигание отходов было признано соответствующим критериям для получения налоговых льгот при производстве возобновляемой энергии. Ведутся проекты по увеличению мощности существующих заводов, и муниципалитеты вновь рассматривают возможность строительства мусоросжигательных установок вместо дальнейшего захоронения муниципальных отходов на полигонах. Однако многие из этих проектов сталкиваются с постоянной политической оппозицией, несмотря на вновь выдвигаемые аргументы в пользу снижения выбросов парниковых газов при сжигании, улучшения контроля загрязнения воздуха и переработки золы.

В Европе

В Европе, в результате запрета на захоронение необработанных отходов, за последнее десятилетие было построено множество мусоросжигательных заводов, и другие находятся в стадии строительства. В последнее время ряд муниципальных органов власти начали процесс заключения контрактов на строительство и эксплуатацию мусоросжигательных заводов. В Европе часть электроэнергии, производимой из отходов, классифицируется как электроэнергия, полученная из "Возобновляемого Источника Энергии" (ВИЭ), и, следовательно, имеет право на налоговые льготы при частной эксплуатации. Кроме того, некоторые мусоросжигательные заводы в Европе оснащены системами рекуперации отходов, позволяющими повторно использовать черные и цветные металлы, содержащиеся в сжигаемых отходах. Ярким примером является мусоросжигательный завод AEB в Амстердаме. В Швеции около 50% образующихся отходов сжигается на заводах по переработке отходов в энергию, производя электроэнергию и обеспечивая системы централизованного теплоснабжения городов. Важность отходов в системе производства электроэнергии Швеции отражается в 2,7 миллионах тонн отходов, импортируемых ежегодно (в 2014 году) для обеспечения работы заводов по переработке отходов в энергию. В связи с ужесточением целевых показателей по переработке твердых коммунальных отходов в ЕС – не менее 55% к 2025 году и до 65% к 2035 году – существует риск, что ряд стран, традиционно использующих сжигание отходов, не смогут их выполнить, поскольку для термической обработки и утилизации останется доступно не более 35%. Дания приняла решение сократить свои мощности по сжиганию на 30% к 2030 году. Сжигание неопасных отходов не было включено в перечень "зеленых" инвестиций в таксономию ЕС для устойчивой деятельности в связи с опасениями по поводу негативного влияния на принципы циркулярной экономики, что фактически прекращает будущее финансирование ЕС сектора сжигания твердых коммунальных отходов.

В Соединенном Королевстве

Технология, используемая в сфере управления отходами в Великобритании, значительно отставала от европейской из-за широкой доступности полигонов для захоронения отходов. Директива Европейского Союза о полигонах привела к тому, что правительство Соединенного Королевства приняло законодательство в области обращения с отходами, включая налог на захоронение отходов и схему торговли разрешениями на захоронение. Это законодательство направлено на сокращение выбросов парниковых газов, образующихся на полигонах, за счет использования альтернативных методов переработки отходов. Правительство Великобритании считает, что сжигание будет играть все более важную роль в переработке твердых коммунальных отходов и обеспечении энергией в стране. В 2008 году существовали планы по размещению потенциальных мусоросжигательных заводов примерно на 100 площадках. Британские НПО создали интерактивную карту с указанием этих площадок. В соответствии с новым планом, запущенным в июне 2012 года, была создана программа грантов при поддержке DEFRA (Схема улучшения сельского и лесного хозяйства) для стимулирования использования маломощных мусоросжигательных установок на сельскохозяйственных территориях с целью повышения их биологической безопасности. Недавно было выдано разрешение на строительство крупнейшего в Великобритании мусоросжигательного завода в центре коридора Кембридж – Милтон-Кейнс – Оксфорд, в графстве Бедфордшир. После строительства крупного мусоросжигательного завода в Greatmoor (графство Бэкингемшир) и планов по строительству еще одного рядом с Бедфордом, коридор Кембридж – Милтон-Кейнс – Оксфорд станет крупным центром сжигания отходов в Великобритании.

Сжигательные установки для аварийных случаев

Существуют системы экстренного сжигания для оперативной и биобезопасной утилизации животных и их отходов после массовой гибели или вспышки заболевания. Усиление регулирования и контроля со стороны правительств и организаций по всему миру обусловлено давлением общественности и значительными экономическими рисками. Инфекционные заболевания животных обошлись правительствам и отрасли в 200 миллиардов долларов за период с 2002 по 2012 год и стали причиной более 65% вспышек инфекционных заболеваний во всем мире за последние шестьдесят лет. Треть мирового экспорта мяса (приблизительно 6 миллионов тонн) в любой момент времени подвергается торговым ограничениям, поэтому правительства, государственные органы и коммерческие организации уделяют особое внимание более экологичным, безопасным и надежным методам утилизации павших животных для предотвращения распространения и контроля заболеваний. Крупномасштабные системы сжигания поставляются специализированными производителями и часто закупаются правительствами в качестве меры предосторожности на случай возникновения инфекционной вспышки. Многие из них мобильны и могут быть оперативно развернуты в местах, требующих биобезопасной утилизации.

Малые инсибиляторы

Малые установки для сжигания отходов существуют для специальных целей. Например, передвижные малогабаритные установки предназначены для гигиенически безопасного уничтожения медицинских отходов в развивающихся странах. Компании, такие как Inciner8, британская компания, являются хорошим примером производителей передвижных установок для сжигания отходов, предлагая модели I8 M50 и I8 M70. Малые установки могут быть оперативно развернуты в удаленных районах при возникновении вспышек заболеваний для быстрой утилизации зараженных животных без риска перекрестного заражения.

Контейнерные установки для сжигания мусора

Контейнерные мусоросжигательные установки – это уникальный тип мусоросжигателей, разработанных специально для работы в удаленных районах, где традиционная инфраструктура может отсутствовать. Эти установки обычно изготавливаются внутри стандартного морского контейнера для облегчения транспортировки и монтажа. Incinco – ведущая компания, специализирующаяся на производстве и поставке контейнерных мусоросжигательных установок, которые успешно эксплуатируются по всему миру в различных климатических и рабочих условиях. Эти установки являются полностью автономными и представляют собой идеальное решение для управления отходами в удаленных локациях, таких как объекты разведки и добычи нефти и газа, передвижные госпитали, зоны стихийных бедствий и другие сложные среды.

Информация ЕС

BREF Проекты и материалы, eippcb. jrc. es