تامین گرمای شهرها با انرژی زباله‌سوزی پاک + نمونه‌های پیشتاز

افزایش شهرنشینی و چالش‌های زیست‌محیطی، مدیریت زباله و تأمین انرژی را به مسئله‌ حیاتی در جوامع مدرن تبدیل کرده است. یکی از نوآوری‌های برجسته در این زمینه، استفاده از فناوری انرژی زباله‌سوزی است که از پسماند غیرقابل‌بازیافت انرژی تولید می‌کند و گرمایش و برق ساختمان‌های مسکونی و صنعتی را تأمین می‌کند.

پیشرفت صنعت و افزایش سریع جمعیت در سراسر جهان، مسئله مدیریت زباله را به یکی از چالش‌های جدی و حیاتی تبدیل کرده است و بسیاری از کشورها برای حل این مسئله به استفاده از فناوری‌های نوین در زمینه انرژی زباله‌سوزی (Waste-to-Energy) روی آورده‌اند. پیشینه انرژی زباله‌سوزی به دهه‌ها قبل بازمی‌گردد، زمانی که جوامع محلی در آمریکا، اروپا و آسیا برای مدیریت زباله‌های خود به سوزاندن زباله‌ها به‌عنوان یک راه‌حل روی آوردند.

به گزارش ایمنا، نخستین نیروگاه‌های زباله‌سوزی اوایل قرن بیستم در اروپا و ایالات متحده آمریکا و با هدف کاهش حجم زباله‌ها و تولید انرژی از این فرایند راه‌اندازی شد. با پیشرفت فناوری و افزایش آگاهی درباره مسائل زیست‌محیطی، روش‌های سوزاندن زباله بهبود یافت و استانداردهای زیست‌محیطی سخت‌تری برای آن وضع شد، امروزه انرژی زباله‌سوزی به‌عنوان یک منبع تجدیدپذیر برای تولید برق و گرمای محله‌های شهری در بسیاری از کشورها به‌کار می‌رود و به مدیریت بهینه پسماند و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند.

مفاهیم پایه‌ای انرژی زباله‌سوزی

انرژی زباله‌سوزی به فرایند تولید انرژی از پسماند غیرقابل بازیافت اطلاق می‌شود که شامل سوزاندن زباله در شرایط کنترل‌شده، تولید گرما و در نهایت تبدیل آن به انرژی الکتریکی یا گرمایی است. این روش علاوه‌بر کمک به کاهش حجم پسماند، منبعی مطمئن و پایدار را برای تأمین انرژی در جوامع محلی فراهم می‌آورد.

پسماند جامد شهری و صنعتی شامل مخلوطی از مواد غنی از انرژی همچون کاغذ، پلاستیک، زباله‌های محوطه و محصولات ساخته‌شده از چوب، به‌منظور کاهش حجم پسماند در محل‌های دفن زباله، در نیروگاه‌های زباله‌سوزی سوزانده می‌شود تا به خاکستر و گازهای داغ تبدیل شود. گزارش‌ها نشان می‌دهد که از هر ۴۵ کیلوگرم پسماند حدود ۳۸ کیلوگرم می‌تواند به‌عنوان سوخت برای تولید برق سوزانده شود. کارخانه‌های تبدیل زباله به انرژی، ۹۰۰ کیلوگرم زباله را به خاکستری تبدیل می‌کند که وزن آن بین ۱۳۰ تا ۲۷۰ کیلوگرم است و به این ترتیب حجم زباله را تا حدود ۸۷ درصد کاهش می‌دهد.

انرژی حاصل از سوزاندن به صورت گرمایی است که بخشی از آن به‌وسیله توربین‌های بخار یا بویلرها به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. پیش از سوزاندن، امکان جداسازی و بازیابی مواد قابل بازیافت همچون فلزات و پلاستیک‌ها وجود دارد و علاوه بر آن، سیستم‌های مدرن به تجهیزاتی برای کنترل آلودگی هوا و گازهای سمی مجهز شده است که شامل فیلترهای ذرات، خنثی‌کننده‌ها و سیستم‌های تهویه است.

چرخه زندگی و مزایای انرژی زباله‌سوزی

استفاده از فناوری انرژی زباله‌سوزی فقط به‌معنای کاهش زباله نیست، بلکه به بهبود استفاده از منابع محیطی و ارتقای کیفیت زندگی افراد در جوامع محلی منجر می‌شود. سوزاندن زباله‌ها به کاهش حجم آن‌ها کمک می‌کند و بستر لازم برای کاهش فضای دفن زباله را فراهم می‌آورد. این فرایند به تولید برق و گرما از زباله‌های غیرقابل بازیافت کمک و منابع جدیدی را برای تأمین انرژی ایجاد می‌کند که نتیجه آن کاهش انتشار گازهای مضر و جبران آلودگی‌های ناشی از سوزاندن زباله‌ها است.

راه‌اندازی و نگهداری از نیروگاه‌های زباله‌سوزی به ایجاد فرصت‌های شغلی کمک می‌کند و اقتصاد محلی را ارتقا می‌دهد. بسیاری از نیروگاه‌های زباله‌سوزی، کارگاه‌های آموزشی و رویدادهای اجتماعی را برگزار می‌کنند و از این طریق به افزایش آگاهی عمومی درباره مدیریت پسماند کمک می‌کنند.

چالش‌ها و موانع

نیروگاه‌های زباله‌سوزی با وجود مزایای بسیار، با چالش‌هایی نیز روبه‌رو هستند که نخستین مورد نگرانی افراد از آلودگی‌های ممکن ناشی از سوزاندن زباله و تأثیرات آن بر سلامت انسان است، به همین دلیل نیروگاه‌های مدرن باید با استانداردهای زیست‌محیطی و بهداشتی سختگیرانه‌ای هماهنگ شوند که ممکن است زمان‌بر و پیچیده باشد.

سرمایه‌گذاری اولیه برای راه‌اندازی نیروگاه‌های زباله‌سوزی بسیار بالا است و نیاز به حمایت‌های مالی و بین‌المللی دارد. با تداوم تحقیق و پیشرفت فناوری، استفاده از انرژی زباله‌سوزی می‌تواند به راه‌حلی پایدار و قابل اعتماد برای چالش‌های زباله در آینده تبدیل شود و دگرگونی مثبتی در نحوه مدیریت پسماند و تأمین انرژی در سراسر جهان ایجاد کند.

در حال حاضر حدود ۱۰ درصد از انرژی تأمین‌شده برای شبکه‌های گرمایشی منطقه‌ای در اروپا از نیروگاه‌های زباله‌سوزی به‌دست می‌آید، به‌ویژه در کشورهای شمال اروپا به دلیل کمبود منابع طبیعی انرژی و نیاز به گرما در زمستان‌های سرد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. نیروگاه‌های زباله‌سوزی مدرن به‌خوبی با محیط اطراف خود یکپارچه می‌شود و به‌عنوان فضای اجتماعی و فرهنگی در جوامع میزبان خود شناخته می‌شود و به این ترتیب در ارتقای شرایط جامعه نقش فعالی دارد. در ادامه به نمونه‌های قابل‌توجهی از نیروگاه‌های زباله‌سوزی اشاره می‌شود که نقش بسزایی در محافظت از محیط زیست و کاهش ردپای کربن دارد.

نیروگاه Sysav در مالمو، سوئد

تجربه‌ای موفق از انرژی زباله‌سوزی با استفاده از فناوری‌های پیشرفته در سیستم مدیریت زباله سوئد وجود دارد. در این کشور اسکاندیناوی، نرخ بازیافت پسماند بسیار بالا است و تنها یک درصد از زباله‌های شهری به محل دفن زباله ارسال می‌شود. پسماندها به جای ارسال به محل دفن، به‌عنوان سوخت در سیستم گرمایش منطقه‌ای استفاده می‌شود و نیازهای گرمایشی یک میلیون و ۲۵۰ هزار آپارتمان را برآورده می‌کند. نیروگاه Sysav واقع در مالمو با ظرفیت پردازش حدود ۶۰۰ هزار تن زباله در سال، یکی از بزرگ‌ترین و کارآمدترین نیروگاه‌های زباله‌سوزی در اروپا به‌شمار می‌رود. این نیروگاه حدود ۶۰ درصد از نیازهای گرمایشی شهر ۳۰۰ هزار نفری مالمو را تأمین می‌کند.

نیروگاه Sysav سیستم‌های پیشرفته‌ای برای مدیریت و کنترل آلودگی را به کار می‌برد تا به استانداردهای زیست‌محیطی بالا پایبند باشد. علاوه‌بر این، Sysav در برنامه‌های آموزشی محلی مشارکت دارد و به‌عنوان مرکز برگزاری رویدادهای فرهنگی و هنری شناخته می‌شود و از این راه به ترویج آگاهی اجتماعی در زمینه مدیریت زباله کمک می‌کند.

نیروگاه Rea Dalmine در برگامو، ایتالیا

نیروگاه Rea Dalmine با راندمان بیش از ۲۷ درصد، یکی دیگر از پروژه‌های موفق در ایتالیا همچنین اروپا است که در شهر برگامو تأسیس شده است. این نیروگاه نه‌تنها به‌عنوان یک الگوی پیشرفته در مدیریت زباله عمل می‌کند، بلکه به افزایش پایداری زیست‌محیطی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک قابل‌توجهی کرده است.

این نیروگاه در سال ۲۰۲۰ گرمای تولیدی موردنیاز برای شبکه گرمایش منطقه‌ای را به میزان ۵۰ درصد افزایش داد که معادل کاهش ۱۴ هزار و ۵۰۰ تن دی‌اکسید کربن در سال است. خط تصفیه بخار نوآورانه این نیروگاه عاملی است که استفاده از آب را در تمام فرایندهای زباله‌سوزی و تولید انرژی به صفر رسانده است و به حفظ این منبع حیاتی کمک می‌کند.

گرمای بازیافتی حاصل از این نیروگاه به ایستگاه پمپاژ شبکه گرمایش منطقه‌ای متصل است که امکان استفاده سایر مناطق شهر از جمله محله‌های کلونیولا، مالپنساتا و سن‌توماسو را فراهم می‌کند. یک انبار حرارتی برای مدیریت گرمایش همه ساختمان‌های مجهز به سیستم گرمایش متمرکز طراحی شده است که می‌تواند به شبکه متصل شود.

معماری این نیروگاه از نظر زیبایی‌شناسی مورد توجه بسیاری از مسئولان قرار گرفته است و به‌عنوان یک نقطه عطف در شهر برگامو شناخته می‌شود. Rea Dalmine با ارائه اطلاعات به‌روز و شفاف درباره فرایندهای خود از طریق وبگاه رسمی، ارتباط نزدیکی با جامعه محلی برقرار می‌کند و به این روش همکاری شهروندان را در جمع‌آوری پسماند قابل بازیافت ارتقا می‌دهد.

نیروگاه Giubiasco در بلینزونا، سوئیس

نیروگاه Giubiasco در دامنه‌های آلپ سوئیس نمونه دیگری از عملکرد مؤثر انرژی زباله‌سوزی است. این نیروگاه که با هدف حل مشکلات دفع و صادرات پرهزینه زباله به سایر مناطق سوئیس در سال ۲۰۰۹ ایجاد شد، سالانه حدود ۱۶۰ هزار تن زباله را پردازش و به انرژی گرمایی و الکتریکی تبدیل می‌کند.

انرژی الکتریکی تولیدی این نیروگاه به شبکه برق ملی متصل است و نیازهای حدود ۲۳ هزار خانوار سوئیسی را تأمین می‌کند. این نیروگاه که با تکیه بر فناوری‌های مدرن و با حداقل تأثیر زیست‌محیطی به تولید گرما و برق مورد نیاز مناطق اطراف کمک می‌کند، به‌عنوان یک الگوی موفق در مدیریت پسماند اروپا مورد توجه قرار گرفته است.

نیروگاه Amager Bakke در کپنهاگ، دانمارک

نیروگاه Amager Bakke با امکانات فوق‌العاده در کپنهاگ، به‌عنوان یک الگوی پیشرفته در مدیریت زباله و تولید انرژی در سراسر جهان شناخته می‌شود. این نیروگاه علاوه‌بر اینکه جایگزینی برای استفاده از سوخت‌های فسیلی در انرژی حرارتی محسوب می‌شود، به‌عنوان یک مرکز اجتماعی و فرهنگی نیز عمل می‌کند. این نیروگاه حدود ۶۴۵ هزار نفر و ۶۸ هزار شرکت را در حوزه خود تحت پوشش قرار می‌دهد و برق ۸۰ هزار خانوار و گرمای مورد نیاز ۹۰ هزار آپارتمان را تأمین می‌کند.

نیروگاه کپنهاگ با نام «کپن‌هیل (Copenhill)» نیز شناخته می‌شود، چرا که ارتفاع آن به ۱۰۰ متر می‌رسد و پشت‌بام قابل دسترس آن پوشیده از پوشش گیاهی است که برای پیاده‌روی بسیار مناسب است. کپن‌هیل شامل بلندترین دیواره کوهنوردی مصنوعی جهان و یک پیست اسکی نیز هست که به‌عنوان یک جاذبه گردشگری، به محلی برای تجمع خانواده‌ها و جوانان تبدیل شده است.

نیروگاه Kawasaki در کاوازاکی، ژاپن

نیروگاه زباله‌سوزی کاوازاکی به‌عنوان یکی از جدیدترین و مدرن‌ترین نیروگاه‌های زباله‌سوزی در ژاپن شناخته می‌شود در سال ۲۰۰۱ با فناوری‌های پیشرفته طراحی شد و یکی از بزرگ‌ترین و پیشرفته‌ترین نیروگاه‌های زباله‌سوزی جهان به‌شمار می‌آید. این نیروگاه ظرفیت سوزاندن حدود ۸۰۰ تن زباله در روز را دارد و انرژی تولیدی آن برای تأمین برق و گرما در منطقه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این نیروگاه از فناوری‌های مدرن برای کاهش آلودگی و به حداکثر رساندن بهره‌وری انرژی استفاده می‌شود که به کنترل دقیق دما و فشار همچنین تصفیه مؤثر گازهای خروجی کمک می‌کند تا انتشار آلاینده‌های مضر به محیط زیست را به حداقل برساند.

این نیروگاه در اکتبر ۲۰۲۲ سیستم تولید برق از بازیابی حرارت زائد (WHRPG) را به کارخانه سیمان تایهیو در سایتامای ژاپن انتقال داده است که از حرارت اضافی آزادشده در فرایند تولید سیمان برای تولید برق استفاده می‌کند و منجر به کاهش مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی کارخانه سیمان خواهد شد.