نبذة عن ملفات تعريف الارتباط بهذا الموقع يتطلب موقعنا بعض ملفات تعريف الارتباط للعمل بشكلٍ صحيح (مطلوب). كما أنه قد تُستخدم غيرها من ملفات تعريف الارتباط بموافقتك، وذلك لتحليل استخدام الموقع وتحسين تجربة المستخدم وللإعلانات. للمزيد من المعلومات، يرجى مراجعةالخاصة بك. من خلال زيارة موقعنا على الويب، فإنك توافق علي معالجتنا للمعلومات كما هو موضح في بيان الخصوصية ل IBM. لتوفير تصفح سلس، ستتم مشاركة تفضيلات ملفات تعريف الارتباط خاصتك عبر نطاقات شبكة IBM المدرجة أدناه.
ما المقصود بتحويل النفايات إلى طاقة؟
تاريخ النشر: 19 يونيو 2024
المساهمون: Alice Gomstyn، وAlexandra Jonker
يشير مصطلح تحويل النفايات إلى طاقة (WtE) إلى تقنيات معالجة النفايات التي تحوِّل النفايات إلى طاقة باستخدام الحرارة، ومن أشهرها الحرق. ويُعَد تحويل النفايات إلى طاقة طريقة محكومة لإدارة النفايات إلى جانب الطمر في الأرض وإعادة التدوير.
يُعَد حرق النفايات الصلبة لتوليد الكهرباء هو التطبيق الأكثر شيوعًا لتحويل النفايات إلى طاقة. على الصعيد العالمي، يتم استخدام حوالي 13% من النفايات البلدية كمادة وسيطة في منشأة لتحويل النفايات إلى طاقة.1 تشمل النفايات البلدية الصلبة (MSW) النفايات الصلبة مثل نفايات الطعام، وعبوات المنتجات، والملابس، والأثاث، وقصاصات العشب من المصادر السكنية والتجارية والمؤسسية.
يمكن أن يكون تحويل النفايات إلى طاقة أحد الحلول العديدة لمشكلة النفايات المتزايدة في العالم؛ لأنه يمكن أن يقلل من حجم النفايات المرسلة إلى مدافن النفايات. ويمكنه أيضًا إنتاج انبعاثات أقل من الغازات المسببة للاحتباس الحراري مقارنةً بالطرق الأخرى لإدارة النفايات.
يُعتبر تحويل النفايات إلى طاقة (WtE) بديلاً لإنتاج الطاقة القائم على الوقود الأحفوري، لكنه ليس مصدرًا للطاقة المتجددة؛ لأنه ليس موردًا طبيعيًا أو غير محدود مثل الرياح أو الشمس. كما أن تحويل النفايات إلى طاقة لا يُعدّ مصدرًا نظيفًا للطاقة بشكل تام؛ وذلك لأن عمليات حرق النفايات ونقل المواد اللازمة لهذه العملية تؤدي إلى انبعاثات كربونية وجسيمات هوائية أخرى.
معظم المنشآت الكبيرة لتحويل النفايات إلى طاقة تولِّد الطاقة من النفايات باستخدام طريقة حرق خاضعة للرقابة. تتَّبع العملية عادةً الخطوات التالية:
- تُنقل النفايات إلى محطة تحويل النفايات إلى طاقة، حيث تتم إزالة أي مواد قابلة لإعادة التدوير.
- تقوم الرافعة بخلط النفايات ونقلها إلى غرفة الاحتراق.
- يتم حرق النفايات عند درجة حرارة عالية - بين 850 درجة مئوية (1,562 درجة فهرنهايت) و1,450 درجة مئوية (2,642 درجة فهرنهايت).2
- تحوِّل الحرارة الناتجة الماء (عادةً في الأنابيب الرأسية داخل الغرفة) إلى بخار.
- يؤدي ضغط البخار إلى تشغيل الشفرات على المولد، وهذا الدوران ينتج عنه إنتاج الطاقة الكهربائية.
الأنواع المختلفة من النفايات لها قيم حرارية مختلفة أو محتويات طاقة مختلفة عند حرقها. تُنتج النفايات ذات القيم الحرارية العالية، مثل البلاستيك، المزيد من الحرارة وتولِّد أكبر قدر من الطاقة. والنفايات العضوية، مثل التربة، لها قيمة حرارية منخفضة.
الحرق، وهو الاحتراق المباشر للنفايات عند درجات حرارة عالية، هو أكثر تقنيات تحويل النفايات إلى طاقة شيوعًا والأكثر جدوى تجاريًا. ومع ذلك، هناك طرق أخرى لاستعادة الطاقة تستخدم النفايات، مثل:
بالإضافة إلى التسميد، فإن الهضم اللاهوائي هو عملية خاضعة للرقابة وخالية من الأكسجين تشجع على تحلل النفايات الصلبة العضوية باستخدام الكائنات الحية الدقيقة. في حين أنه يمكن أن يحدث بشكل طبيعي، يُستخدَم الهضم اللاهوائي أيضًا في البيئات السكنية أو الصناعية لإنتاج وقود يُسمَّى الغاز الحيوي. يُعتبر الغاز الحيوي، الذي يتكون أساسًا من الميثان وثاني أكسيد الكربون، مصدرًا للطاقة المتجددة.
كمعالجة حرارية كيميائية، تُعرِّض عملية التحلل الحراري النفايات العضوية لدرجات حرارة عالية دون وجود الأكسجين. تؤدي هذه العملية إلى بدء تحلل المادة وتفككها. وعادةً ما تكون المنتجات الثانوية عبارة عن فحم غني بالكربون (الفحم الحيوي) وغازات قابلة للاحتراق. يمكن بعد ذلك تكثيف بعض هذه الغازات في سائل قابل للاحتراق يُسمَّى الزيت الحيوي أو الخام الحيوي.
يؤدي تحلل المواد العضوية في مدافن النفايات إلى إنتاج منتج ثانوي طبيعي يُسمَّى غاز المكب. يتكون غاز المكب من الميثان وثاني أكسيد الكربون ونسبة صغيرة من المركَّبات غير الميثانية. وهذا الغاز يمكن جمعه ومعالجته واستخدامه كوقود للاستخدامات الصناعية والمركبات وغيرها. وتُعد عملية استرداد غاز المكب إحدى الطرق لتقليل انبعاثات الميثان من مدافن النفايات.
التغويز هو أيضًا معالجة حرارية كيميائية، يقوم بتحويل النفايات العضوية (الكتلة الحيوية) إلى غاز قابل للاشتعال باستخدام درجات حرارة عالية وكمية محددة من الأكسجين أو البخار أو كليهما. والنتيجة هي غاز طبيعي قابل للاحتراق يُسمَّى الغاز التركيبي أو غاز التصنيع المستخدم لصنع الأمونيا وكحول الميثيل (الميثانول). كما يمكن أن يحل محل البنزين كبديل للوقود الحيوي.
تُنتج محطات تحويل النفايات إلى طاقة التي تحرق النفايات الصلبة البلدية نوعين من الرماد: الرماد المتطاير ورماد القاع.
يتكون الرماد المتطاير -أو رواسب التحكم في تلوث الهواء (APC)- من الجسيمات الخطرة والدقيقة التي تتم إزالتها من غاز المداخن في محطة تحويل النفايات إلى طاقة، وهي الأبخرة الناتجة عن الحرق. عادةً ما يخضع الرماد المتطاير للمعالجة للحد من آثاره البيئية السلبية، والتي تتمثل بشكل كبير في تلوث الهواء والماء في الأنظمة البيئية القريبة. وعلى الرغم من وجود جهود لإعادة تدوير الرماد المتطاير واستخدامه، إلا أنه يتم عادةً إرساله إلى مدافن النفايات الخطرة.
رماد القاع -أو رماد قاع المحرقة (IBA)- هو كل الرماد المتبقي غير الرماد المتطاير. يتكون في الأساس من السيليكا والكالسيوم وأكسيد الحديد وأكسيد الألومنيوم. ويمكن للمغناطيسات الكبيرة إزالة بعض هذه المواد لإعادة تدويرها وإعادة استخدامها. على سبيل المثال، قد تستخدم شركات البناء رماد القاع لصنع الخرسانة أو الحشو السائب. ويتم إرسال الباقي إلى مدافن النفايات.
يكون ناتج الرماد الناتج عن محطات تحويل النفايات إلى طاقة أصغر بكثير من النفايات التي تدخل فيها. وتتراوح نسبته بين 15 إلى 25% بالوزن و5 إلى 15% من حجم النفايات قبل الاحتراق.3
تحويل النفايات إلى طاقة له فوائد عديدة عند مقارنته بالأنظمة التقليدية لإدارة النفايات:
سنويًا، ينتج العالم أكثر من ملياري طن من النفايات البلدية الصلبة -والتي من المتوقع أن تزيد هذه الكمية بنسبة 56% بحلول عام 2025.1 وترتبط زيادة حجم تدفق النفايات والتلوث المصاحب لها ارتباطًا جوهريًا بتغير المناخ. في حين أن أفضل طريقة لتقليل النفايات هي إنتاج كميات أقل منها، تقدِّم محطات تحويل النفايات إلى طاقة حلًا مؤقتًا: حيث تسهم محطات تحويل النفايات إلى طاقة في تقليل حجم النفايات بحوالي 87%.4
تطلق محطات تحويل النفايات إلى طاقة كميات أقل من الغازات الدفيئة والملوثات مقارنةً بالمدافن وحرق النفايات المكشوف؛ وذلك لأن عملياتها أكثر تحكمًا وتخضع للرقابة بشكل كبير. تلتزم معظم المحطات الحديثة لتحويل النفايات إلى طاقة بمعايير صارمة فيما يتعلق بانبعاث الملوثات، بما في ذلك المعادن الثقيلة والديوكسينات.
توفر عمليات تحويل النفايات إلى طاقة فرصة أفضل لاسترداد الموارد مقارنةً بعمليات دفن النفايات، خصوصًا بالنسبة إلى المعادن التي تُترك بعد الحرق. ويتماشى ذلك مع مبادئ الاقتصاد الدائري التي تركِّز على الاحتفاظ بالمواد في نظام حلقة مغلقة والحد من النفايات.
تخضع أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة للتدقيق من الناشطين البيئيين؛ وذلك لأنها لا تشجِّع على تقليل إنتاج النفايات أو تعزيز الاقتصاد الدائري. غالبًا ما توازن أنظمة تحويل النفايات إلى طاقة بين مبادئ الاقتصاد الدائري وممارسات الاستخدام الخطي للموارد. وفي حين أنه يمكن استخراج المعادن وإعادة تدويرها أو إعادة استخدامها، فإن إعادة تدوير المواد بشكل مباشر أفضل للبيئة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، خاصة بالنسبة إلى البلاستيك والورق، اللذين لا يمكن استخراجهما بعد الحرق.
ويتطلب نظام تحويل النفايات إلى طاقة أيضًا وجود أنظمة لإدارة النفايات والتخلص منها على نطاق واسع حتى يعمل بشكل تجاري. وهذه المتطلبات تجعل هذا الحل بعيدًا عن متناول ما يقرب من 2.7 مليار شخص على مستوى العالم لا تزال خدمات جمع النفايات غير متوفرة لهم.1
تنتشر محطات تحويل النفايات إلى طاقة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية والأراضي المحدودة، مثل اليابان والدول الأوروبية مثل الدنمارك والسويد وألمانيا وفرنسا. وفي أوروبا الغربية، يُعَد تحويل النفايات إلى طاقة الطريقة الرائدة في إدارة النفايات البلدية الصلبة، حيث تتم معالجة حوالي 40 مليون طن. وسوف يتوسع استخدام تحويل النفايات إلى طاقة أكثر في هذه المنطقة بسبب الاتفاق الذي تم في عام 2023 بين الاتحاد الأوروبي والمملكة المتحدة لإدراج تحويل النفايات إلى طاقة في أنظمة تجارة الانبعاثات1. لقد شهد تحويل النفايات إلى طاقة نموًا أبطأ في الولايات المتحدة، حيث جعلت الأراضي الواسعة والتكاليف المنخفضة من دفن النفايات خيارًا أكثر جاذبية.
وفي الشرق الأوسط، تحتضن دبي أكبر منشأة لتحويل النفايات إلى طاقة في العالم. وستستخدم محطة توليد الكهرباء، التي تديرها شركة ورسان ويست مانيجمنت، 1.9 مليون طن متري من النفايات كل عام، أي حوالي 45% من إجمالي النفايات في دبي. وسيسهم المشروع في توليد 200 ميجاوات من الكهرباء يوميًا، وهو ما يكفي لتشغيل 135 ألف منزل.5
حلول ذات صلة
تمكَّن من إدارة المباني لتشجيع الممارسات الصديقة للبيئة والاستدامة المكتبية خلال دورة حياة العقارات.
يمكنك توحيد بيانات الطاقة وتعزيز إدارة الطاقة المحسَّنة في مؤسستك باستخدام برنامج إزالة الكربون من IBM Envizi.
استخدام قوة الذكاء الاصطناعي لتسريع حسابات انبعاثات النطاق الثالث لإعداد التقارير والإفصاحات بشأن الممارسات البيئية والاجتماعية وحوكمة الشركات.
الموارد
يشير تغير المناخ إلى الاحتباس الحراري، وهو الزيادة الموثقة في درجة الحرارة العالمية لسطح الأرض منذ أواخر القرن التاسع عشر.
التسميد هو عملية إعادة تدوير المواد العضوية إلى مواد متحللة تُسمَّى السماد العضوي.
الاقتصاد الدائري هو نموذج اقتصادي يهدف إلى القضاء على النفايات وتعزيز الاستدامة من خلال إعادة الاستخدام وتعزيز كفاءة استخدام الموارد.
انبعاثات غازات الاحتباس الحراري هي غازات معينة تُطلق في الغلاف الجوي وتُنشئ “تأثير الاحتباس الحراري”.
الطاقة المتجددة هي الطاقة المستمدة من المصادر الطبيعية التي تتجدد بشكل أسرع من استخدامها.
طاقة الرياح هي نوع من أنواع الطاقة المتجددة التي تستعمل الطاقة الحركية للرياح لتوليد الطاقة الكهربائية.
الحواشي
تؤدي كل الروابط إلى صفحات خارج ibm.com
1 "نظرة عامة على إدارة النفايات العالمية لعام 2024"، برنامج الأمم المتحدة للبيئة، 28 فبراير 2024.
2 "Waste Incineration and Informal Livelihoods: A Technical Guide on Waste-to-Energy Initiatives"، Jeroen IJgosse، Women in Informal Employment: Globalizing and Organizing (WIEGO)، أغسطس 2019.
3 "Energy Recovery from the Combustion of Municipal Solid Waste (MSW)"، وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، 30 يناير 2024.
4 "Biomass explained"، إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)، 21 ديسمبر 2023.
5 "DWMC Company Profile" ، شركة ورسان ويست مانيجمنت، مايو 2023.
