Sản xuất năng lượng từ rác thải là quá trình tạo ra năng lượng dưới dạng điện hoặc nhiệt từ việc đốt cháy chất thải.
Ở Mỹ, một số thành phố chủ yếu ở vùng Đông Bắc và Trung Atlantic thường đốt những chất thải rắn trong thành phố của họ. Chỉ ở những khu dân cư lớn thì mới có những bãi rác hiện đại, có thể đốt rác để giảm bớt lượng rác một cách đáng kể. Khi đốt cháy sẽ làm giảm đi 90% lượng rác và 75% trọng lượng. Nhiệt được tạo ra từ việc đốt rác thải được dùng cho nhiều việc khác nhau, có thể dùng trực tiếp để sưởi ấm, để sản xuất hơi nước hoặc để tạo ra điện.
Năm 1885, quân đội Mỹ đã xây lò đốt rác quốc gia trên Đảo Governor ở cảng New York. Cũng trong năm 1885, ở Pennsylvania đã xây những lò đốt rác cấp thành phố đầu tiên. Dân số ngày càng tăng nhanh, nhiều thành phố bắt đầu chuyển sang dùng lò đốt để thuận tiện cho việc xử lý rác thải.
Những lò đốt chỉ có thể xử lý rác trong phạm vi thành phố bởi vì việc vận chuyển rác từ nơi khác tới là điều khó thực hiện. Cuối năm 1930, ước tính có khoảng 700 lò đốt rác trên khắp nước Mỹ, con số này chỉ còn 265 vào năm 1966, do vấn đề về khí thải và một số hạn chế về công nghệ. Ngoài ra, cũng vì lý do những bãi rác thông thường gia tăng.
Vào đầu thế kỷ 20, một số thành phố ở Mỹ bắt đầu sản xuất điện và hơi nước từ việc đốt rác thải. Vào năm 1920, thành phố Atlanta đã bán hơi nước từ các lò đốt rác cho Công ty Ánh sáng và Khí đốt Atlanta và Công ty Năng lượng Georgia.
Ở châu Âu thì công nghệ sản xuất năng lượng từ việc xử lý rác thải được áp dụng rất triệt để vì châu Âu không có nhiều đất để làm bãi rác.
Sau Thế Chiến thứ hai, các thành phố châu Âu đã nâng cấp các cơ sở xử lý rác thải hiện đại hơn khi xây dựng chúng vì đã bị tàn phá do chiến tranh.
Hiện nay, ở Mỹ việc sử dụng năng lượng từ rác thải không thật sự phổ biến, cả nước Mỹ chỉ có 87 cơ sở năm 2007 và hiện nay cũng chỉ tăng thêm vài cơ sở nữa, trong khi đó ở châu Âu có tới 430 cơ sở. Năm 1990, sau khi thuế mở rộng tín dụng vào năm 1986 kết thúc, đã có ít hơn những nhà máy sản xuất năng lượng từ chất thải được xây dựng. Hình bên dưới cho thấy quá trình chuyển hóa năng lượng.
Ảnh minh họa
Thời gian gần đây ở Mỹ, năng lượng sản xuất từ rác thải được xem như một nguồn năng lượng tái chế. Định nghĩa về năng lượng tái chế theo EPA: “Năng lượng tái chế là năng lượng được tạo ra từ những nguồn vô tận, không hữu hạn như khí đốt, dầu hay than.”
Theo Bộ năng lượng (DOE) – “Năng lượng tái chế được tạo ra từ các nguồn là: gỗ và các sinh khối, năng lượng mặt trời (quang điện và nhiệt), gió, địa nhiệt và chất thải [chất thải rắn đô thị(MSW), phế thải chất lượng cao(RDF), khí bãi rác(LFG)] và một số nguồn trong tự nhiên khác sẽ tiếp tục bổ sung. Trong định nghĩa, Bộ năng lượng đã mô tả năng lượng tái chế là nguồn năng lượng không thể cạn kiệt.
Công nghệ Công nghệ sản xuất năng lượng sẽ được mô tả đầy đủ ở trang này, sẽ không nói về phần giảm ô nhiễm môi trường khi đốt rác thải hay cách giảm bớt những rác thải không thể tạo ra năng lượng. Đồng thời cũng không nói về công nghệ phi nhiệt (tiêu hóa kỵ khí, khí bãi rác hay thủy phân và máy điều trị sinh học.)
Mục đích trang này là đưa ra những đánh giá kỹ thuật cề các công nghệ sẵn có và dự tính các chi phí liên quan
Sau đây là những công nghệ mà chúng tôi khảo sát: – Công nghệ nhiệt – Đốt trực tiếp (đốt hàng loạt và RDF) – Nhiệt phân – Khí hóa ở trạng thái thông thường – Khí hóa trạng thái plasma Như đã đề cập trước đó, sẽ không nói về công nghệ phi nhiệt.
Công nghệ nhiệt Đốt trực tiếp hàng loạt và phế thải chất lượng cao. Như đã nói ở trên thì việc đốt rác thải hàng loạt đã tồn tại qua nhiều thập kỷ, đúng như tên gọi của nó – đốt cháy tất cả, chỉ để lại những chất liệu không thể cháy. Hiện có hơn 100 cơ sở hoạt động ở Mỹ và một lượng nhiều hơn đáng kể đang hoạt động ở châu Âu và châu Á. Phế thải chất lượng cao được thu lại sau khi đã loại bỏ các phần tái chế và những phần không cháy được từ chất thải rắn đô thị (MSW) đồng thời sản xuất loại nhiên liệu cháy bằng cách chia nhỏ rác thải còn lại. Chỉ có 19 cơ sở RDF ở Mỹ, nhưng giá năng lượng vẫn leo thang và vẫn có những bãi rác được cho phép. Điều này sẽ gây một số khó khăn nhưng có thể số lượng các cơ sở RDF sẽ tăng thêm. Hình hai và ba thể hiện mô hình đốt hàng loạt và công nghệ RDF.
Nhiệt phân Nhiệt phân là phản ứng hóa học phân hủy nhiệt của các chất hữu cơ, phản ứng xảy ra trong điều kiện ở nhiệt độ cao và không có oxy. Quá trình này diễn ra làm thay đổi các thành phần hóa học và trạng thái vật lý không thể trở về như cũ. Nhiệt phân xảy ra ở nhiệt độ trên 400 độ C để có thể khử hết oxy. Khí tổng hợp được tạo ra trong quá trình phản ứng thường chuyển đổi thành hydrocarbon lỏng, chẳng hạn như dầu diesel sinh học. Sản phẩm phụ từ quá trình này là carbon không thể chuyển đổi ngược và/hoặc than củi và tro.
Có nhiều công nghệ nhiệt phân khác nhau từ hệ thống carbon hóa nhanh, bảng một dưới đây cho thấy các loại khác nhau và điều kiện để quá trình xảy ra cũng như các sản phẩm chính. Hình bốn và hình năm cho thấy dòng chất lỏng trong quá trình nhiệt phân nhanh, đang được cung cấp thương mại. Các công nghệ này chỉ là những thiết bị công nghệ nhỏ này rải rác trên toàn thế giới, vẫn chưa có một một hệ thống hoạt động lớn tầm cỡ như một khu công nghiệp.
(Theo RenewableEnergyWorld)
