Polttolaitos on jätteenpolttouuni. Nykyaikaisiin polttolaitoksiin kuuluu saasteiden vähentämislaitteita, kuten savukaasujen puhdistus. Polttolaitoksen rakennetyyppejä on erilaisia: liikkuva arina, kiinteä arina, pyöröuuni ja leijukerros.

PolttokasaEdit

Tyypillinen pieni polttokasa puutarhassa.

Polttokasa on yksi yksinkertaisimmista ja varhaisimmista jätteiden hävittämisen muodoista, joka koostuu lähinnä avoimelle maalle kasatusta ja tuleen sytytetystä palavien materiaalien kasasta, joka johtaa saasteiden syntyyn.

Polttokasat voivat levittää ja ovat levittäneet hallitsemattomasti tulipaloja, esimerkiksi jos tuuli puhaltaa palavaa materiaalia kasasta ympäröivään palavaan ruohikkoon tai rakennusten päälle. Kun kasan sisärakenteet palavat, kasa voi siirtyä ja romahtaa, jolloin paloalue leviää. Jopa tuulettomassakin tilanteessa pienet kevyet syttyneet hiillokset voivat konvektion avulla nousta kasasta ja kulkeutua ilmassa ruohikkoon tai rakennuksiin sytyttäen ne. Polttokasat eivät useinkaan johda jätteen täydelliseen palamiseen, minkä vuoksi ne aiheuttavat hiukkaspäästöjä.

PolttotynnyriToimitus

Polttotynnyri on jonkin verran kontrolloidumpi yksityisen jätteenpolton muoto, jossa palava materiaali on metallitynnyrin sisällä ja pakokaasun poistoilman yläpuolella on metalliritilä. Tynnyri estää palavan materiaalin leviämisen tuulisissa olosuhteissa, ja kun palavat aineet vähenevät, ne voivat vain laskeutua tynnyriin. Pakokaasun poistoilman ritilä auttaa estämään palavan hiilloksen leviämisen. Polttotynnyreinä käytetään tyypillisesti teräksisiä 55 Yhdysvaltain gallonan (210 litran) tynnyreitä, joiden pohjaan on leikattu tai porattu ilmanottoa varten tuuletusaukot. Ajan mittaan polttamisen erittäin korkea lämpö aiheuttaa metallin hapettumista ja ruostumista, ja lopulta lämpö kuluttaa itse tynnyrin ja se on vaihdettava.

Kuivien selluloosa-/paperituotteiden yksityinen poltto on yleensä puhtaasti palavaa, eikä se tuota näkyvää savua, mutta kotitalousjätteen sisältämät muovit voivat aiheuttaa yksityisen polttamisen seurauksena julkista haittaa, sillä se synnyttää kirveleviä hajuja ja höyryjä, jotka saavat silmät kirvelemään ja vuotamaan. Useimmissa kaupunkiyhteisöissä polttotynnyrit on kielletty, ja tietyissä maaseutuyhteisöissä avopoltto saattaa olla kielletty, erityisesti niissä, joissa asuu paljon asukkaita, jotka eivät tunne tätä yleistä maaseutukäytäntöä.

Yhdysvalloissa vuodesta 2006 lähtien pienten määrien yksityinen kotitalous- tai maatilajätteen polttaminen maaseudulla oli tavallisesti sallittua, jos siitä ei ole haittaa muille, se ei aiheuta tulipalon vaaraa esimerkiksi kuivissa oloissa eikä tulipalo tuota tiheää, haitallista savua. Muutamissa osavaltioissa, kuten New Yorkissa, Minnesotassa ja Wisconsinissa, on lakeja tai asetuksia, jotka joko kieltävät tai sääntelevät tiukasti avopolttoa terveysvaikutusten ja haittojen vuoksi. Jätteitä polttaa aikovia henkilöitä saatetaan vaatia ottamaan etukäteen yhteyttä osavaltion virastoon ajankohtaisen paloriskin ja -olosuhteiden selvittämiseksi sekä ilmoittamaan viranomaisille tapahtuvasta valvotusta tulipalosta.

Liikkuva arinaMuokkaa

Tyypillisen liikkuvan arinapolttolaitoksen valvomo, jossa valvotaan kahta kattilalinjaa

Tyypillinen kiinteän yhdyskuntajätteen polttolaitos on liikkuvan arinan polttolaitos. Liikkuvan arinan ansiosta jätteen liikkuminen polttokammion läpi voidaan optimoida tehokkaamman ja täydellisemmän palamisen mahdollistamiseksi. Yksittäinen liikkuva arinakattila voi käsitellä jopa 35 tonnia (39 lyhyttä tonnia) jätettä tunnissa, ja se voi toimia 8 000 tuntia vuodessa, jolloin se pysähtyy vain kerran noin kuukauden ajaksi tarkastusta ja huoltoa varten. Liikkuvan arinan polttolaitoksia kutsutaan joskus kiinteän yhdyskuntajätteen polttolaitoksiksi (Municipal Solid Waste Incinerators, MSWI).

Jäte tuodaan jätteenosturilla arinan toisessa päässä olevan ”kurkun” läpi, josta se siirtyy alaspäin laskeutuvan arinan yli toisessa päässä olevaan tuhkakuoppaan. Siellä tuhka poistetaan vesilukon kautta.

Kiinteää yhdyskuntajätettä liikkuvan arinapolttolaitoksen uunissa, joka pystyy käsittelemään 15 tonnia (17 lyhyttä tonnia) jätettä tunnissa. Primääripolttoilmaa syöttävän arinan reiät ovat näkyvissä.

Polttoilma (primääripolttoilma) syötetään osittain arinan läpi alhaalta. Tämän ilmavirran tarkoituksena on myös jäähdyttää itse arinaa. Jäähdytys on tärkeää arinan mekaanisen lujuuden kannalta, ja monet liikkuvat arinat ovat myös sisäisesti vesijäähdytteisiä.

Sekundaarinen palamisilma johdetaan kattilaan suurella nopeudella arinan yläpuolella olevien suuttimien kautta. Se helpottaa savukaasujen täydellistä palamista aiheuttamalla turbulenssia sekoittumisen parantamiseksi ja varmistamalla ylimääräisen hapen saannin. Monipolttokattiloissa/porrastetuissa polttolaitoksissa jälkipolttoilma johdetaan erilliseen kammioon pääpolttokammion jälkeen.

Euroopan jätteenpolttodirektiivin mukaan polttolaitokset on suunniteltava siten, että savukaasujen lämpötila nousee kahden sekunnin ajaksi vähintään 850 celsiusasteeseen, jotta myrkylliset orgaaniset aineet hajoavat asianmukaisesti. Jotta tämä täyttyisi aina, on asennettava varapolttimet (usein öljypolttoainetta), jotka sytytetään kattilaan siltä varalta, että jätteen lämpöarvo käy liian alhaiseksi tämän lämpötilan saavuttamiseksi yksinään.

Savukaasut jäähdytetään tämän jälkeen ylikuumentimissa, joissa lämpö siirretään höyryksi ja höyry kuumennetaan tyypillisesti 400 °C:seen (752 °F) 40 baarin paineessa turbiinissa sähköntuotantoa varten. Tässä vaiheessa savukaasun lämpötila on noin 200 °C (392 °F), ja se johdetaan savukaasujen puhdistusjärjestelmään.

Skandinaviassa määräaikaishuollot tehdään aina kesällä, jolloin kaukolämmön kysyntä on vähäistä. Usein polttolaitokset koostuvat useista erillisistä ”kattilalinjoista” (kattilat ja savukaasujen puhdistuslaitokset), jotta jätteen vastaanottoa voidaan jatkaa yhdellä kattilalinjalla, kun muut ovat huollossa, korjauksessa tai päivityksessä.

Kiinteä arina Muokkaa

Vanhempi ja yksinkertaisempi polttolaitostyyppi oli tiilivuorattu kenno, jossa oli kiinteä metalliritilä alemman tuhkakuopan päällä, jossa oli yksi aukko ylhäällä tai sivussa lastausta varten ja toinen aukko sivussa palamattomien kiintoaineiden, niin sanottujen klinkkerien, poistamista varten. Monet aiemmin kerrostaloissa olleet pienet polttouunit on nykyään korvattu jätteenpuristimilla.

Pyörivä polttouuniEdit

Polttouunin pyörivää polttouunia käyttävät kunnat ja suuret teollisuuslaitokset.Tässä polttouunirakenteessa on kaksi kammiota: primäärikammio ja sekundäärikammio. Pyörivän polttouunin primäärikammio koostuu kaltevasta tulenkestävästi vuoratusta lieriömäisestä putkesta. Sisempi tulenkestävä vuori toimii uunin rakennetta suojaavana uhrikerroksena. Tämä tulenkestävä kerros on vaihdettava aika ajoin. Sylinterin liikuttaminen akselinsa ympäri helpottaa jätteen siirtämistä. Primäärikammiossa kiinteä osa muuttuu kaasuiksi haihtumisen, tuhoutuvan tislauksen ja osittaisten palamisreaktioiden avulla. Toissijainen kammio on välttämätön kaasufaasin palamisreaktioiden loppuunsaattamiseksi.

Klinkkerit valuvat ulos sylinterin päässä. Korkea savukaasupiippu, tuuletin tai höyrysuihku tuottaa tarvittavan vedon. Tuhka putoaa arinan läpi, mutta monet hiukkaset kulkeutuvat kuumien kaasujen mukana. Hiukkaset ja mahdolliset palavat kaasut voidaan polttaa ”jälkipolttimessa”.

LeijukerrosEdit

Hiekkakerroksen läpi pakotetaan voimakas ilmavirta. Ilma tihkuu hiekan läpi, kunnes saavutetaan piste, jossa hiekkahiukkaset irtoavat päästääkseen ilman läpi ja sekoittuminen ja sekoittuminen tapahtuu, jolloin syntyy leijukerros ja polttoaine ja jäte voidaan nyt syöttää. Hiekka, jossa on esikäsiteltyä jätettä ja/tai polttoainetta, pysyy leijumassa pumpattujen ilmavirtausten vaikutuksesta ja saa nestemäisen olomuodon. Peti sekoittuu ja sekoitetaan voimakkaasti, jolloin pienet inertit hiukkaset ja ilma pysyvät nestemäisessä tilassa. Näin koko jätteen, polttoaineen ja hiekan massa pääsee täysin kiertämään uunin läpi.

Erikoispolttouuni Muokkaa

Huonekalutehtaiden sahanpurunpolttouunit vaativat paljon huomiota, koska niissä on käsiteltävä hartsijauhetta ja monia syttyviä aineita. Hallittu palaminen, takaisinpalamisen estävät järjestelmät ovat välttämättömiä, koska pöly suspendoituneena muistuttaa minkä tahansa nestekaasun syttymisilmiötä.

Lämmön käyttöEdit

Polttolaitoksen tuottamaa lämpöä voidaan käyttää höyryn tuottamiseen, jota voidaan sitten käyttää turbiinin käyttämiseen sähkön tuottamiseksi. Tyypillinen nettoenergiamäärä, joka voidaan tuottaa yhdyskuntajätetonnia kohti, on noin 2/3 MWh sähköä ja 2 MWh kaukolämpöä. Näin ollen noin 600 metrisen tonnin (660 lyhyen tonnin) jätteen polttaminen päivässä tuottaa noin 400 MWh sähköenergiaa päivässä (17 MW sähkötehoa yhtäjaksoisesti 24 tunnin ajan) ja 1200 MWh kaukolämpöenergiaa päivässä.

SaastuminenEdit

Poltossa syntyy useita tuotoksia, kuten tuhkaa ja savukaasupäästöjä ilmakehään. Ennen savukaasujen puhdistusjärjestelmää, jos sellainen on asennettu, savukaasut voivat sisältää hiukkasia, raskasmetalleja, dioksiineja, furaaneja, rikkidioksidia ja suolahappoa. Jos laitoksissa on riittämätön savukaasujen puhdistus, nämä päästöt voivat lisätä merkittävän saastekomponentin piipun päästöihin.

Tutkimuksessa vuodelta 1997 Delawaren kiinteän jätteen viranomainen havaitsi, että samalla tuotetulla energiamäärällä polttolaitokset päästivät vähemmän hiukkasia, hiilivetyjä ja vähemmän SO2:ta, HCl:ää, hiilidioksidia ja typen oksideja kuin kivihiiltä käyttävät voimalaitokset mutta enemmän kuin maakaasua käyttävät voimalaitokset. Saksan ympäristöministeriön mukaan jätteenpolttolaitokset vähentävät joidenkin ilmansaasteiden määrää korvaamalla hiilivoimaloiden tuottaman energian jätteenpolttolaitosten tuottamalla energialla.

Kaasumaiset päästötTiedosto

Dioksiinit ja furaanitTiedosto

Kiinteän yhdyskuntajätteen polttoon liittyvät julkisuudessa eniten esillä olleet huolenaiheet liittyvät pelkoon siitä, että se tuottaa merkittäviä määriä dioksiini- ja furaanipäästöjä. Monet pitävät dioksiineja ja furaaneja vakavina terveyshaittoina. EPA ilmoitti vuonna 2012, että turvallinen raja-arvo ihmisen suun kautta nautittavaksi on 0,7 pikogrammaa myrkkyekvivalenttia (TEQ) ruumiinpainokiloa kohti vuorokaudessa, mikä vastaa 17 miljardin grammaa 150-kiloiselle henkilölle vuodessa.

Vuonna 2005 Saksan ympäristöministeriö arvioi, että ”…kun vuonna 1990 kolmannes kaikista Saksan dioksiinipäästöistä oli peräisin polttolaitoksista, niin vuonna 2000 luku oli alle 1 prosentti.”. Pelkästään kotitalouksien savupiiput ja kaakeliuunit päästävät ympäristöön noin 20 kertaa enemmän dioksiinia kuin polttolaitokset.”

Yhdysvaltojen ympäristönsuojeluviraston (United States Environmental Protection Agency) mukaan kaikista tiedossa olevista ja arvioiduista lähteistä Yhdysvalloissa (ei vain poltto) peräisin olevien dioksiinien ja furaanien kokonaismäärän polttoprosentit ovat kunkin polttotyypin osalta seuraavat: 35,1 prosenttia takapihan tynnyreistä; 26,6 prosenttia lääketieteellisestä jätteestä; 6,3 prosenttia yhdyskuntajätevesien käsittelyssä syntyvästä lietteestä; 5,9 prosenttia yhdyskuntajätteen poltosta; 2,9 prosenttia teollisuuden puun poltosta. Siten valvotun jätteenpolton osuus koko dioksiinivarastosta oli 41,7 %.

Vuonna 1987, ennen kuin viranomaismääräykset edellyttivät päästöjen rajoittamista, yhdysvaltalaisista yhdyskuntajätteen polttolaitoksista peräisin olevien dioksiinipäästöjen myrkyllinen ekvivalentti (TEQ) oli yhteensä 8 905,1 grammaa (314,12 oz). Nykyään laitosten kokonaispäästöt ovat 83,8 grammaa (2,96 oz) TEQ:ta vuodessa, mikä merkitsee 99 prosentin vähennystä.

Kotitalous- ja puutarhajätteen polttaminen takapihoilla tynnyreissä, mikä on edelleen sallittua joillakin maaseutualueilla, tuottaa 580 grammaa (20 oz) dioksiinia vuodessa.Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston (US-EPA) tekemät tutkimukset osoittivat, että yksi polttotynnyriä käyttävä perhe tuotti vuoteen 1997 mennessä enemmän päästöjä kuin polttolaitos, joka hävittää 200 metristä tonnia (220 lyhyttä tonnia) jätettä päivässä, ja vuoteen 2007 mennessä päästöt olivat viisinkertaiset kotitalousjätteiden lisääntyneiden kemikaalien ja parempaa tekniikkaa käyttävien kunnallisten polttolaitosten vähentyneiden päästöjen vuoksi.

Yhtälailla samat tutkijat havaitsivat, että heidän alkuperäiset arvionsa polttotynnyristä olivat korkeat ja että vertailun pohjana oleva polttolaitos edusti pikemminkin teoreettista, ”puhdasta” polttolaitosta, kuin mitä tahansa olemassa olevaa laitosta. Heidän myöhemmissä tutkimuksissaan todettiin, että polttotynnyrit tuottivat keskimäärin 24,95 nanogrammaa TEQ:ta poltettua roskakiloa kohti, joten perhe, joka polttaa 5 kiloa roskia päivässä tai 1825 kiloa vuodessa, tuottaa yhteensä 0,0455 milligrammaa TEQ:ta vuodessa, ja että vastaava määrä polttotynnyreitä 83,8 grammaa (2.96 oz) EPA:n vuonna 2000 Yhdysvalloissa inventoimien 251 yhdyskuntajätteen polttolaitoksen polttoa kohti on 1 841 700 eli keskimäärin 7337 perheen polttotynnyriä yhdyskuntajätteen polttolaitosta kohti.

Suurin osa Yhdysvaltojen dioksiinipäästöjen paranemisesta on koskenut suuria yhdyskuntajätteen polttolaitoksia. Vuonna 2000 pienimuotoiset polttolaitokset (ne, joiden päivittäinen kapasiteetti on alle 250 tonnia) käsittelivät vain 9 prosenttia kaikesta poltetusta jätteestä, mutta ne tuottivat 83 prosenttia yhdyskuntajätteen polton dioksiini- ja furaanipäästöistä.

Dioksiinin halkaisumenetelmät ja rajoituksetEdit

Dioksiinin hajottaminen edellyttää molekyylirenkaan altistamista riittävän korkealle lämpötilalle, jotta sitä koossa pitävien vahvojen molekyylisidosten terminen hajoaminen käynnistyy. Pienet palat lentotuhkaa voivat olla jonkin verran paksuja, ja liian lyhyt altistuminen korkealle lämpötilalle saattaa hajottaa dioksiinia vain tuhkan pinnalla. Suuren tilavuuden ilmakammiossa liian lyhyt altistus voi myös johtaa siihen, että vain osa pakokaasuista saavuttaa täyden hajoamislämpötilan. Tästä syystä lämpötila-altistukseen liittyy myös aikaelementti, jolla varmistetaan kuumeneminen kokonaan lentotuhkan paksuuden ja savukaasujen määrän läpi.

Lämpötilan tai altistusajan lisäämisen välillä on kompromisseja. Yleensä kun molekyylin hajoamislämpötila on korkeampi, kuumentamiseen tarvittava altistusaika voi olla lyhyempi, mutta liian korkeat lämpötilat voivat myös aiheuttaa kulumista ja vaurioita polttolaitteiston muille osille. Samoin hajoamislämpötilaa voidaan alentaa jonkin verran, mutta tällöin pakokaasujen viipymäaika olisi pidempi, ehkä useita minuutteja, mikä edellyttäisi suuria ja pitkiä käsittelykammioita, jotka vievät paljon tilaa käsittelylaitokselta.

Sivuvaikutuksena dioksiinin vahvojen molekyylisidosten katkaisemisesta on, että tuloilman typpikaasun (N2) ja happikaasun (O2) sidokset voivat hajota. Pakokaasuvirran jäähtyessä nämä erittäin reaktiiviset irralliset atomit muodostavat spontaanisti uudelleen sidoksia reaktiivisiksi oksideiksi, kuten NOx:ksi savukaasussa, mikä voi johtaa savusumun muodostumiseen ja happosateeseen, jos ne vapautuisivat suoraan paikalliseen ympäristöön. Nämä reaktiiviset oksidit on edelleen neutraloitava selektiivisellä katalyyttisellä pelkistyksellä (SCR) tai selektiivisellä ei-katalyyttisellä pelkistyksellä (ks. jäljempänä).

Dioksiinin krakkaus käytännössäMuokkaa

Dioksiinin hajottamiseen tarvittavia lämpötiloja ei yleensä saavuteta, kun muovia poltetaan ulkona polttotynnyrissä tai jätekuopassa, mikä aiheuttaa edellä mainittuja suuria dioksiinipäästöjä. Vaikka muovi palaa yleensä avotulessa, dioksiinit jäävät palamisen jälkeen joko leijumaan ilmakehään tai ne voivat jäädä tuhkaan, josta ne voivat huuhtoutua pohjaveteen, kun tuhkakasaan sataa. Onneksi dioksiini- ja furaaniyhdisteet sitoutuvat hyvin vahvasti kiinteisiin pintoihin eivätkä liukene veteen, joten huuhtoutuminen rajoittuu ensimmäisiin millimetreihin tuhkakasan alapuolella. Kaasufaasissa olevat dioksiinit voidaan olennaisesti tuhota katalysaattoreilla, joista osa voi olla osana kangassuodatinpussin rakennetta.

Nykyaikaisiin kunnallisiin jätteenpolttolaitoksiin kuuluu korkean lämpötilan vyöhyke, jossa savukaasua pidetään yli 850 °C:n lämpötilassa vähintään kahden sekunnin ajan ennen kuin se jäähdytetään. Ne on varustettu lisälämmittimillä, joilla tämä varmistetaan aina. Niitä käytetään usein öljyllä tai maakaasulla, ja ne ovat yleensä toiminnassa vain hyvin pienen osan ajasta. Lisäksi useimmissa nykyaikaisissa polttolaitoksissa käytetään kangassuodattimia (joissa on usein teflonkalvot submikronisten hiukkasten keräämisen tehostamiseksi), jotka voivat ottaa talteen kiinteissä hiukkasissa tai niiden pinnalla olevia dioksiineja.

Hyvin pienissä kunnallisissa polttolaitoksissa dioksiinin termiseen hajoamiseen tarvittava lämpötila voidaan saavuttaa korkealämpöisellä sähköisellä lämmityselementillä, johon on liitetty selektiivinen katalyyttinen pelkistämisvaihe.

Vaikka dioksiinit ja furaanit voivat tuhoutua poltossa, niiden uudelleenmuodostuminen ”de novo -synteesiksi” kutsutussa prosessissa päästökaasujen jäähtyessä on todennäköinen lähde dioksiineille, jotka on mitattu päästökaasuputkikokeissa laitoksissa, joiden polttolämpötilat ovat korkeita ja viipymäajat pitkiä.

CO2Edit

Muuteenkin kuin muissakin täydellisissä polttoprosesseissa, lähes kaikki jätteen sisältämä hiilisisältö vapautuu hiilidioksidina ilmakehään. Kiinteä yhdyskuntajäte sisältää suunnilleen saman massaosuuden hiiltä kuin itse hiilidioksidi (27 %), joten yhden tonnin kiinteän yhdyskuntajätteen polttaminen tuottaa noin yhden tonnin hiilidioksidia.

Jos jäte sijoitettaisiin kaatopaikalle, yksi tonni kiinteää yhdyskuntajätettä tuottaisi noin 62 kuutiometriä metaania jätteen biologisesti hajoavan osan anaerobisen hajoamisen kautta. Koska metaanin ilmastonlämpenemispotentiaali on 34 ja 62 kuutiometriä metaania painaa 25 celsiusasteen lämpötilassa 40,7 kiloa, tämä vastaa 1,38 tonnia hiilidioksidia, mikä on enemmän kuin 1 tonni hiilidioksidia, joka olisi tuotettu polttamalla. Joissakin maissa kerätään suuria määriä kaatopaikkakaasua. Kaatopaikkakaasun ilmakehään päästämä ilmaston lämpenemispotentiaali on silti merkittävä. Yhdysvalloissa arvioitiin, että vuonna 1999 kaatopaikkakaasun ilmastonlämpenemispotentiaali oli noin 32 prosenttia suurempi kuin se hiilidioksidimäärä, joka olisi syntynyt polttamalla. Tämän tutkimuksen jälkeen metaanin ilmastonlämpenemispotentiaalin arviota on nostettu 21:stä 35:een, mikä yksinään nostaisi tämän arvion lähes kolminkertaiseksi GWP-vaikutukseksi verrattuna saman jätteen polttamiseen.

Lisäksi lähes kaikki biohajoava jäte on biologista alkuperää. Kasvit ovat muodostaneet tätä materiaalia käyttämällä ilmakehän hiilidioksidia yleensä viimeisen kasvukauden aikana. Jos nämä kasvit kasvavat uudelleen, niiden poltosta vapautuva hiilidioksidi poistetaan ilmakehästä uudelleen.

Tällaiset näkökohdat ovat tärkein syy siihen, että useat maat hallinnoivat biohajoavan jätteen polttoa uusiutuvana energiana. Loput – pääasiassa muovit ja muut öljy- ja kaasuperäiset tuotteet – käsitellään yleensä uusiutumattomina energialähteinä.

Polton hiilidioksidijalanjäljen osalta voidaan päästä erilaisiin tuloksiin eri oletuksilla. Paikalliset olosuhteet (kuten rajallinen paikallinen kaukolämmön kysyntä, fossiilisilla polttoaineilla tuotettua sähköä korvaavan sähkön puuttuminen tai suuret alumiinipitoisuudet jätevirrassa) voivat pienentää polttamisesta saatavaa hiilidioksidipäästöhyötyä.Myös menetelmät ja muut oletukset voivat vaikuttaa tuloksiin merkittävästi. Esimerkiksi kaatopaikoilla myöhemmin syntyvät metaanipäästöt voidaan jättää huomiotta tai niille voidaan antaa vähemmän painoarvoa, tai biohajoavaa jätettä ei ehkä pidetä CO2-neutraalina. Eunomia Research and Consultingin vuonna 2008 tekemä tutkimus mahdollisista jätteenkäsittelytekniikoista Lontoossa osoitti, että soveltamalla useita näistä (kirjoittajien mukaan) epätavallisista oletuksista nykyiset jätteenpolttolaitokset suoriutuivat keskimäärin huonosti hiilidioksiditasapainon osalta verrattuna muiden kehittyvien jätteenkäsittelytekniikoiden teoreettiseen potentiaaliin.

Muut päästöt Muokkaa

Muut kaasumaiset päästöt jätteenpolttolaitosten savukaasujen savukaasuissa ovat muun muassa typen oksideja, rikkidioksidia, suolahappoa, raskasmetallia ja hienojakoisia hiukkasia. Raskasmetalleista elohopea on suuri huolenaihe myrkyllisyytensä ja suuren haihtuvuutensa vuoksi, sillä periaatteessa kaikki yhdyskuntajätevirran sisältämä elohopea voi poistua päästöihin, jos sitä ei poisteta päästöjen rajoittamisella.

Höyryn sisältämä savukaasu voi tuottaa piipusta näkyvää savuhöyryä, joka voidaan kokea visuaalisena saasteena. Se voidaan välttää vähentämällä höyrypitoisuutta savukaasun lauhduttamisella ja uudelleenlämmityksellä tai nostamalla savukaasun ulostulolämpötila reilusti sen kastepisteen yläpuolelle. Savukaasujen lauhduttaminen mahdollistaa veden piilevän höyrystymislämmön talteenoton, mikä lisää laitoksen lämpöhyötysuhdetta.

Savukaasujen puhdistusEdit

Elektrodit sähkösuodattimen sisällä

Polttolaitosten savukaasujen sisältämien epäpuhtauksien määrää voidaan vähentää useilla prosesseilla laitoksesta riippuen.

Hiukkaset kerätään talteen hiukkassuodatuksella, useimmiten sähkösuodattimilla (ESP) ja/tai pussisuodattimilla. Jälkimmäiset ovat yleensä erittäin tehokkaita pienhiukkasten keräämisessä. Tanskan ympäristöministeriön vuonna 2006 tekemässä tutkimuksessa 16 tanskalaisen polttolaitoksen keskimääräiset hiukkaspäästöt poltetun jätteen energiasisältöä kohti olivat alle 2,02 g/GJ (grammaa poltetun jätteen energiasisältöä kohti). Kolmessa polttolaitoksessa tehtiin yksityiskohtaisia mittauksia pienhiukkasista, joiden koko on alle 2,5 mikrometriä (PM2,5): Yhdestä hiukkassuodattimella varustetusta polttolaitoksesta aiheutui 5,3 g/GJ pienhiukkaspäästöjä, kun taas kahdesta pussisuodattimilla varustetusta polttolaitoksesta aiheutui 0,002 ja 0,013 g/GJ PM2,5-päästöjä. Ultrapienten hiukkasten (PM1,0) osalta luvut olivat 4,889 g/GJ PM1,0 ESP-laitoksesta, kun taas pussisuodattimilla varustetuista laitoksista mitattiin päästöjä 0,000 ja 0,008 g/GJ PM1,0.

Happokaasupesureita käytetään suolahapon, typpihapon, fluorivetyhapon, elohopean, lyijyn ja muiden raskasmetallien poistamiseen. Poiston tehokkuus riippuu erityislaitteistosta, jätteen kemiallisesta koostumuksesta, laitoksen suunnittelusta, reagenssien kemiasta ja insinöörien kyvystä optimoida nämä olosuhteet, jotka voivat olla ristiriidassa eri epäpuhtauksien osalta. Esimerkiksi elohopean poistoa märkäpesureilla pidetään sattumanvaraisena ja se voi olla alle 50 prosenttia. Peruspesurit poistavat rikkidioksidia muodostaen kipsiä reagoimalla kalkin kanssa.

Pesureiden jätevesi on sen jälkeen johdettava jätevedenpuhdistamon läpi.

Rikkidioksidia voidaan poistaa myös kuivalla rikinpoistolla injektoimalla savukaasuun kalkkikivilietettä ennen hiukkassuodatusta.

NOx vähennetään joko katalyyttisellä pelkistyksellä ammoniakin kanssa katalyyttisessä konvertterissa (selektiivinen katalyyttinen pelkistys, SCR) tai korkean lämpötilan reaktiolla ammoniakin kanssa uunissa (selektiivinen ei-katalyyttinen pelkistys, SNCR). Ammoniakki voidaan korvata pelkistysreagenssina urealla, mutta se on syötettävä prosessiin aikaisemmin, jotta se voi hydrolysoitua ammoniakiksi. Urean korvaaminen urealla voi vähentää kustannuksia ja vedettömän ammoniakin varastointiin liittyviä mahdollisia vaaroja.

Raskasmetallit adsorboituvat usein ruiskutettuun aktiivihiilijauheeseen, joka kerätään hiukkassuodatuksella.

Kiinteät tuotoksetMuutos

Polttolaitoksen toiminta lentotukialuksella

Poltossa syntyy lentotuhkaa ja pohjatuhkaa aivan kuten kivihiiltä poltettaessa. Kiinteän yhdyskuntajätteen poltossa syntyvän tuhkan kokonaismäärä on 4-10 tilavuusprosenttia ja 15-20 painoprosenttia alkuperäisestä jätemäärästä, ja lentotuhkan osuus kokonaistuhkasta on noin 10-20 prosenttia. Lentotuhka muodostaa selvästi suuremman mahdollisen terveysriskin kuin pohjatuhka, koska lentotuhka sisältää usein suuria pitoisuuksia raskasmetalleja, kuten lyijyä, kadmiumia, kuparia ja sinkkiä, sekä pieniä määriä dioksiineja ja furaaneja. Pohjatuhka sisältää harvoin merkittäviä määriä raskasmetalleja. Vaikka jotkin polttolaitosten toiminnanharjoittajien ryhmän testaamista historiallisista näytteistä täyttäisivät tällä hetkellä ekotoksisuuskriteerit, EA sanoo, että ”olemme sopineet” pitävämme polttolaitosten pohjatuhkaa ”vaarattomana”, kunnes testausohjelma on saatu päätökseen.

Muut pilaantumiseen liittyvät kysymykset Muokkaa

Hajuhaitat voivat olla ongelma vanhoissa polttolaitoksissa, mutta hajut ja pöly ovat erittäin hyvin hallinnassa uudemmissa polttolaitoksissa. Ne vastaanottavat ja varastoivat jätteet suljetussa tilassa, jossa on alipaine, ja ilmavirta johdetaan kattilan läpi, mikä estää epämiellyttävien hajujen pääsyn ilmakehään. Eräässä tutkimuksessa todettiin, että Itä-Kiinassa sijaitsevassa polttolaitoksessa voimakkain haju esiintyi jätteen kaatopaikan satamassa.

Yhteiskuntasuhteisiin vaikuttava ongelma on lisääntynyt jätteidenkeräysajoneuvojen tieliikenne yhdyskuntajätteen kuljettamiseksi polttolaitokseen. Tästä syystä useimmat polttolaitokset sijaitsevat teollisuusalueilla. Tämä ongelma voidaan jossain määrin välttää kuljettamalla jätteet rautateitse siirtokuormausasemilta.

TerveysvaikutuksetEdit

Tieteelliset tutkijat ovat tutkineet jätteenpolton tuottamien epäpuhtauksien vaikutuksia ihmisten terveyteen. Monissa tutkimuksissa on tarkasteltu epäpuhtauksille altistumisen terveysvaikutuksia käyttäen Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston EPA:n mallinnusohjeita. Näissä malleissa on otettu huomioon altistuminen hengityksen, nielemisen, maaperän ja ihokosketuksen kautta. Tutkimuksissa on myös arvioitu altistumista epäpuhtauksille jätteenpolttolaitosten lähellä asuvien asukkaiden ja työntekijöiden veri- tai virtsanäytteiden avulla. Aiempien tutkimusten järjestelmällisessä tarkastelussa havaittiin useita oireita ja sairauksia, jotka liittyvät jätteenpolttolaitosten saasteille altistumiseen. Näitä ovat muun muassa kasvaimet, hengitystieongelmat, synnynnäiset epämuodostumat ja lapsikuolemat tai keskenmenot. Vanhojen, puutteellisesti huollettujen polttolaitosten läheisyydessä asuvilla väestöryhmillä on enemmän terveysongelmia. Joissakin tutkimuksissa havaittiin myös mahdollinen syöpäriski. Vaikeudet erottaa polttolaitosten saasteille altistuminen teollisuuden, moottoriajoneuvojen ja maatalouden yhdistetyistä saasteista rajoittavat kuitenkin näitä terveysriskejä koskevia johtopäätöksiä.

Monet yhteisöt ovat kannattaneet jätteenpolttolaitostekniikan parantamista tai poistamista. Tiettyihin epäpuhtauksille altistumiseen, kuten korkeisiin typpidioksidipitoisuuksiin, on viitattu yhteisöjen tekemissä valituksissa, jotka liittyvät lisääntyneisiin päivystyskäynteihin hengitystieongelmien vuoksi. Jätteenpolttotekniikan mahdollisista terveysvaikutuksista on kerrottu julkisuudessa erityisesti silloin, kun se on sijoitettu yhteisöihin, joilla on jo ennestään suhteettoman suuri terveysrasitus. Esimerkiksi Marylandin osavaltiossa Baltimoressa sijaitsevaa Wheelabratorin jätteenpolttolaitosta on tutkittu, koska sen naapurikunnassa, jossa asuu pääasiassa pienituloisia värillisiä ihmisiä, on todettu lisääntynyttä astmaa. Yhteisölähtöiset toimet ovat osoittaneet, että tulevaisuudessa tarvitaan tutkimusta reaaliaikaisten saastetietojen puutteen korjaamiseksi. Nämä lähteet ovat myös todenneet, että tarvitaan akateemisia, valtiollisia ja voittoa tavoittelemattomia kumppanuuksia, jotta polttamisen terveysvaikutukset voitaisiin määrittää paremmin.