什么在当今意义上具有可持续性和可再生性？

答案是：城市固体废物（“ MSW”）及其转化为能源！很少有能源技术可以声称具有可再生和可持续性，而且可靠且具有财务吸引力。为什么会这样呢？

要了解这一点，有必要了解什么是MSW，什么不是MSW。根据美国EPA，城市固体废弃物包括来自住宅，多户家庭，商业和机构（例如学校，政府机关）来源的非危险固体废物，请参见下表。该定义不包括许多与城市固体废弃物一起在垃圾填埋场中处置的材料，例如燃烧灰，水和废水处理残留物以及建筑和拆除碎屑。

如果对城市生活垃圾进行分类，那么所有可回收物都将被清除，建筑残骸也将被清除，那么剩余的税收抵免和其他可再生能源抵免被视为可再生的。

如果由于垃圾处理量少而允许填埋场保持开放，则MSW也可以归类为可持续。在这种情况下，如果适当地使用总资源的内在价值，则可持续性是社会，经济和环境的。

从历史上看，“废物管理实践已随着时间的流逝而发展，这是对两个重要因素的反应：首先是出于保护公共健康的愿望，其次是出于保护环境的愿望。自从至少公元前10,000年人类开始摆脱游牧习惯以建立原始社会以来，垃圾就成为一个问题。人口密度的增加导致更多的废物集中在较小的区域。大约在公元前500年，雅典人开发了西方世界上最早的市政处置场之一，并要求市民将废物倒入距市区至少一英里的地方。大约在公元200年，罗马人建立了一种早期的垃圾收集服务形式，两个人组成的团队将沿着街道行走，收集垃圾并将其扔进货车。”时至今日，问题仍然基本相同，尽管范围更为广泛，复杂且潜在危险。现在可以使用技术将问题转化为对环境和社会有益的机会。

MWM的价值链包括三个主要阶段，这些阶段会产生三个不同的市场。第一个是收集服务，与之对应的是废物产生者和操作者。第二个是废物处理和处置市场，其对手是收集服务的经营者和处置场所的所有者。第三个是回收/再循环，其对应者还是收集操作者和废物衍生材料的最终用户。在每个市场内，还会发生其他额外的二级交易，这些交易会确定其他副市场（例如，将特定活动的承包从废物收集经营者承包给专业公司）。

“一些城市，主要是在美国东北部和大西洋中部，燃烧了部分城市固体废物。由主要人口中心包围的垃圾填埋场非常宝贵，因此燃烧废物以减少其体积和重量是合理的。燃烧使材料的体积减少了约90％，重量减少了75％。燃烧废物产生的热量还有其他用途，因为它可以直接用于加热，产生蒸汽或发电。除了解决“填埋场缺口”之外，城市垃圾燃烧设施几乎没有带来任何经济回报。

然后在1970年，国会通过了《清洁空气法》，该法授权结束美国垃圾填埋场的露天焚烧。要求城市焚化炉安装污染控制措施或停止运行，并关闭了一些最严重的污染源。烧毁的焚化炉迫使城市考虑采用其他废物处理方法。

加上对可持续性和可再生能源的日益关注，对焚烧的禁令催生了人们对将废物转化为能源的新兴趣。该运动背后的力量是气化和热解。像焚化一样，热解和气化是利用高温分解废物的热过程。主要区别在于它们比传统的大规模燃烧焚烧消耗的氧气更少。废物分解后会产生气体，固体和液体残留物。然后可以在第二过程中燃烧气体。在没有空气（和氧气）的情况下，热解过程会热降解废物。气化是这样的过程，其中材料暴露于一些氧气，但不足以使燃烧发生。温度通常高于750摄氏度。在某些系统中，热解阶段之后是第二个气化阶段，以便从废物中释放出更多的载气气体。

气化和热解的主要产物是合成气，合成气主要由一氧化碳和氢气（占85％）组成，并含有少量的二氧化碳，氮气，甲烷和各种其他碳氢化合物气体。合成气具有热值，因此可在石化和精炼行业中用作发电或蒸汽的燃料或基本化学原料。该合成气的热值将取决于气化炉输入废物的成分。

大多数气化和热解过程有四个阶段：

“1.废物原料的制备：原料可以是由机械生物处理厂或高压釜生产的垃圾衍生燃料的形式。或者，工厂可以处理混合废料，然后首先通过某种材料回收设施对其进行处理，以去除一些无热值的可回收物和材料（例如砂砾）。

2.在低氧气氛中加热废物以产生气体，油和炭（灰）

3.洗涤（清洁）气体以去除一些颗粒，碳氢化合物和可溶性物质

4.使用洗涤后的气体发电，在某些情况下还可以产生热量（通过热电联产– CHP）。洗涤后的燃气有多种发电方式，包括蒸汽轮机，燃气发动机以及将来的一段时间内的氢燃料电池。洗涤后的合成气也可以进料到Fisher-Tropsch（FT）反应器中，以生产液态碳氢化合物，例如柴油燃料。”

资源：绿色汽车大会

如前所述，焚化炉将氮氧化物，二氧化硫，颗粒物，一氧化碳，二氧化碳，酸性气体，铅，镉和汞以及有机化合物（如二恶英和呋喃）排放到大气中。但是，气化厂的空气排放还包括氮氧化物，二氧化硫，颗粒物，一氧化碳，二氧化碳，甲烷，氯化氢，氟化氢，氨，重金属汞和镉，二恶英和呋喃。气化设施也存在着与大规模燃烧焚化炉相关的环境问题。在不使用氧气的情况下进行热解可将产品气体的体积减少5到20倍。此外，污染物集中在类似焦炭的残渣基质中，易于处置。

当前在原料选择性，工艺控制，设备设计和模块化方面的改进，以及用于Fisher-Tropsch合成的更有效的催化剂，显着降低了投资成本，增强了环境友好性并提高了热解废物转化为能源的性能。

最后，固废问题是生活的一部分-古代和现代。控制问题的需要导致了废物管理的发展，废物管理已成为公共和普遍利益的服务，是文明，环境控制和健康保护的基础。苛刻的环境标准已将处理前的预防，回收和再利用置于最前沿。这增加了曾经在经济上不成功的方法来回收城市固体废弃物固有能量的方法的价值。热解与发电系统或碳氢化合物合成反应器的结合是改变游戏规则的过程。它不仅可持续，而且可再生。垃圾填埋场可以松一口气，焚化现在可以安息。

通过。巴里·史蒂文斯博士

巴里·史蒂文斯（Barry Stevens）博士在建立技术驱动型企业和在竞争中领先市场向市场提供优质产品和服务方面拥有超过25年的国际经验。他是技术业务开发小组TBD America Inc.的创始人。在此职位上，他负责将技术货币化，并带领具有全球竞争力的公司实现更高的收入，收益和增长水平。请访问TBD的网站http://www.tbdamericainc.com和他的博客http://barryonenergy.wordpress.com