تحويل النفايات إلى طاقة .. التقدم التقني والبدائل

تتمثل الفئات الرئيسية للتقنية المستخدمة لتحويل النفايات إلى طاقة في الطرق الفيزيائية، والطرق الحرارية، والطرق البيولوجية.
والتقنيات الفيزيائية لتحويل النفايات إلى طاقة هي المعالجة الميكانيكية للنفايات من أجل إنتاج أشكال أكثر مناسبة للاستخدام كوقود، وإنتاج الوقود المشتق من النفايات (RDF) أو الوقود الصلب المسترد (SRF). والوقود المشتق من النفايات (RDF) هو الوقود الناتج إما عن طريق تمزيق النفايات الصلبة (مثل نفايات البلدية الصلبة -MSW، أو مخلفات البناء والهدم، أو الحمأة)، أو معالجتها بضغط البخار في الأوتوكلاف. ويتكون الوقود المشتق من النفايات (RDF) إلى حد كبير من المواد العضوية المستخرجة من مجاري النفايات الصلبة، مثل البلاستيك والنفايات القابلة للتحلل الحيوي. وتتم معالجة نفايات البلدية في البداية لإزالة الزجاج والمعادن وغيرها من المواد غير القابلة للاشتعال (ويمكن بعد ذلك إعادة تدوير الكثير منها).
ويقتل التعقيم بالأوتوكلاف (المعالجة ببخار عالي الضغط) الفيروسات ومسببات الأمراض المحتملة الأخرى، ويتسبب أيضا في تليين البلاستيك وتسطيحه، وفي تفتيت الورق وغيره من المواد الليفية، وفي تنظيف الزجاجات والمواد المعدنية من الملصقات.
وتقلل هذه العملية من حجم النفايات بنسبة تصل إلى 60 في المائة، ويمكن بعد ذلك ضغط المواد المتبقية في شكل كريات أو كتل مستطيلة وبيعها كوقود صلب. ويعد حرق الوقود المشتق من النفايات (RDF) أكثر نظافة وكفاءة من حرق نفايات البلدية الصلبة أو النفايات الصلبة الأخرى بشكل مباشر، ولكن هذه المعالجة تزيد من التكلفة.
وتستخدم التقنيات الحرارية لتحويل النفايات إلى طاقة الحرارة أو الاحتراق لمعالجة النفايات. وتشمل أساليبها ما يلي:
- الاحتراق: يمكن حرق نفايات البلدية مباشرة في محارق تحويل النفايات إلى طاقة كوقود في ظل حد أدنى من المعالجة في عملية تعرف باسم "حرق الكتلة". وتستخدم الحرارة الناتجة من عملية الاحتراق لتحويل الماء إلى بخار يستخدم بدوره لتدوير مولد بخاري لإنتاج الكهرباء. ويحتوي الجيل الجديد من محارق النفايات أيضا على أنظمة للتحكم في تلوث الهواء، على الرغم من أن الرماد وغيره من الملوثات التي تنتج في هذه العملية ما زال يتعين التخلص منها.
- التحلل الحراري والتغويز الحراري: يستخدم التحلل الحراري الحرارة لتحليل المواد العضوية في غياب الأوكسجين، لإنتاج خليط من الغازات القابلة للاحتراق (في المقام الأول الميثان، والهيدروكربونات المركبة، والهيدروجين، وأول أكسيد الكربون)، والسوائل، والمخلفات الصلبة. ويمكن أيضا استخدام التحلل الحراري منخفض درجة الحرارة لإنتاج وقود الديزل الاصطناعي من نفايات البلاستيك الرقيق على سبيل المثال. وينتج عن عملية الانحلال الحراري كمنتج ثانوي مفيد نوع من الفحم يسمى "الفحم النباتي"، والذي يمكن استخدامه كسماد، ويمكن أيضا استخدامه لامتصاص ثاني أكسيد الكربون وغيره من الانبعاثات من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم.
- التغويز بقوس البلازما: تستخدم عملية التغويز بقوس البلازما لتحويل النفايات إلى وقود شعلة قوس بلازما لتوليد درجات حرارة تصل إلى 13000° فهرنهيت. حيث تحلل هذه الحرارة الشديدة النفايات، وتكون غاز الاصطناع (الهيدروجين وأول أكسيد الكربون)، ومنتج ثانوي يشبه الصخر يسمى الخبث، والذي يمكن استخدامه في البناء أو الأسفلت. وكما هو الحال في تغويز الفحم، يمكن تحويل غاز الاصطناع إلى مجموعة متنوعة من الوقود القابل للتسويق - بما في ذلك الإيثانول والغاز الطبيعي (الميثان)، والهيدروجين، أو يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء مباشرة. ويمكن لمحولات البلازما أن تستهلك أي نوع من النفايات تقريبا، بما في ذلك الخرسانة والفولاذ، والمواد الكيميائية السامة، ولكن هذه التقنية تتطلب مدخلات طاقة كبيرة ولا تزال في مرحلة مبكرة.
أما التقنيات البيولوجية لتحويل النفايات إلى طاقة فهي تلك التي تستخدم الميكروبات أو الكائنات الأخرى لإنتاج الوقود من النفايات، وتشمل الأصناف التالية:
- احتباس غاز الميثان / غاز المكبات
- محطات الغاز الحيوي
- التخمير

محركات التقنية
- تحسين سبل التحكم في التلوث والانبعاثات الناتجة من الاحتراق.
- طرق التحويل المتقدمة التي لا تعتمد على الاحتراق.
- إنتاج الهيدروجين للسماح بالتقنيات النظيفة الأخرى مثل خلايا الوقود.

المحركات الاستراتيجية
- تخفيض كميات النفايات المرسلة إلى المكبات.
- تخفيض الاعتماد على الوقود الأحفوري.
- تخفيض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والتلوث الناتج عنها.
ومع ارتفاع أسعار الطاقة، والنمو السكاني، واستمرار تزايد المخاوف بشأن انبعاثات غازات الدفيئة، تستمر الحاجة إلى أنواع طاقة بديلة، وبدائل لمدافن النفايات وبحيرات تجميع مخلفات تربية الماشية. ويوفر التبني الحريص لهذه الأساليب اللازمة لتحويل النفايات إلى طاقة قاعدة قوية للتقنيات الناشئة يمكن البناء عليها. وقبل أن نشهد تبنيا أوسع لهذه التقنيات الجديدة لتحويل النفايات إلى وقود فإن هذه التقنيات تحتاج إلى التغلب على ارتفاع التكاليف، وتحتاج لأن تصبح أكثر مرونة في معالجة مجاري النفايات غير المتجانسة، وإن كان الطلب على هذه التقنيات سيظل قويا.