Hierarchy of Waste Management Figure shows the hierarchy of management of waste of preference or preference, start from prevention as the most favorable to disposal as the least favorable option. 出典 Drstuey via Wikimedia Commons

Waste Prevention

理想的な廃棄物管理の選択肢は、そもそも廃棄物の発生を防ぐことである。 したがって、廃棄物の防止は、すべての廃棄物管理戦略の基本目標である。 製品のライフサイクルの製造、使用、または使用後の部分を通して、廃棄物を排除し、ひいては汚染を減少または防止するために数多くの技術を採用することができる。 代表的な戦略には、危険または有害性の低い材料を取り入れる環境に配慮した製造方法、材料の保管に最新の漏れ検知システムを使用すること、反応性を低減する革新的な化学中和技術、または淡水投入の必要性を低減する節水技術などがあります。 しかし、廃棄物の発生を削減または最小化するために、多くの戦略を実行することができる。 廃棄物の最小化または発生源の削減とは、発生する廃棄物の量を最小限に抑え、かつ/または、結果として生じる廃棄物の毒性を低減する、製品またはサービスの設計および製造の総合的な戦略を指します。 多くの場合、こうした取り組みは、廃棄物の流れの中で問題を引き起こしている可能性のある傾向や特定の製品を特定し、これらの問題を食い止めるために取られた措置から生まれます。 産業界では、材料の再利用、有害性の低い代替材料の使用、設計や加工における部品の変更などにより、廃棄物を削減することができる。 天然資源の使用量削減や廃棄物の毒性の低減など、廃棄物の最小化または発生源の削減により多くの利益が得られます。

廃棄物の最小化戦略は製造アプリケーションで非常に一般的です。 合理的なパッケージングの進歩により材料の使用が減り、流通効率の向上により燃料消費とそれに伴う大気放出が削減されます。 さらに、工学的建築材料は、特定の有利な特性を持つように設計されることが多く、全体的な構造設計に考慮すると、所定の構造物に必要な材料全体の質量と重量を大幅に削減することができる。

ドライクリーニング業界は、有毒廃棄物の発生を削減するための製品代替の優れた例を提供しています。 何十年もの間、ドライクリーニング業者は、ドライクリーニング溶剤としてテトラクロロエチレン、または「perc」を使用していました。 効果的ではありますが、テトラクロロエチレンは比較的毒性の高い化合物です。 さらに、その物理的特性から、環境中に容易に導入され、非常に難分解性である。 さらに、分解されるときに生成される中間生成物は、人間の健康や環境に対してより毒性があります。

その毒性と環境への影響のため、ドライクリーニング業界は新しい手法を採用し、石油ベースの化合物を含むより毒性の低い代替製品をますます利用するようになっています。 さらに、新しく登場した技術では、二酸化炭素やその他の比較的無害な化合物を取り込んでいます。

リサイクルと再利用

リサイクルとは、廃棄物の流れからガラス、紙、プラスチック、木材、金属などの有用な材料を回収して、新しい製品の製造に取り入れることを指します。 リサイクル材料をより多く取り入れることで、同じ用途のために必要な原材料の使用量を減らすことができます。 また、廃棄物を回収し、貴重な資源として活用することも可能です。 廃棄物のリサイクルは、直接的に天然資源を節約し、バージン材料の採取とその後の最終製品への製造によって発生するエネルギー消費と排出を減らし、地球気候変動の原因となる全体的なエネルギー消費と温室効果ガス排出を減らし、リサイクルされた材料の焼却や埋立を減らすことができます。 さらに、リサイクルは雇用市場を生み出し、成長を促進する可能性など、いくつかの経済的利益を生み出します。

一般的なリサイクル材料には、紙、プラスチック、ガラス、アルミニウム、鉄、木材などがあります。 さらに、コンクリート、アスファルト材料、石積み、鉄筋など、多くの建設資材が再利用できます。 植物由来の「グリーン」廃棄物は、回収されるとすぐにマルチング材や肥料として再利用されることが多い。 また、多くの産業では、さまざまな副産物を回収したり、溶剤を精製して再利用できるように「再製」しています。 例えば、金属加工工程からの銅やニッケルの回収、活性炭や粘土などの濾材からの溶媒抽出による油脂や可塑剤の回収、スプレーローストやイオン交換、晶析による酸の回収などが挙げられます。 さらに、さまざまな使用済みの食品ベースの油が回収され、「バイオディーゼル」用途に利用されています。

リサイクルや再利用の成功例には、毎日数多く遭遇するものです。 場合によっては、リサイクルされた材料が投入材料として使用され、最終製品に大きく加工されることもある。 よくある例としては、スクラップ紙を新しい紙の製造に利用したり、古いアルミ缶を新しいアルミ製品に加工したりすることが挙げられます。

よくある例としては、木の廃棄物を木材チップとして使用したり、レンガやその他の備品を新しい構造建築に使用したりすることが挙げられます。

生物学的処理

有意な有機物を含む廃棄物の埋め立て処分は、米国を含む多くの国でますます奨励されなくなりつつあります。 そのような処分方法は、ヨーロッパのいくつかの国でさえ禁止されています。 埋立処分は魅力的な管理方法ではないため、他の方法が模索されている。

廃棄物の生分解は、好気性堆肥化、嫌気性消化、または機械的生物処理（MBT）法を用いることによって達成することができる。 有機画分を無機材料から分離できる場合、好気性堆肥化または嫌気性消化を使用して廃棄物を分解し、使用可能な堆肥に変換することができる。 例えば、生ゴミ、庭ゴミ、家畜糞尿など、自然分解菌からなる有機廃棄物は、制御された条件下でコンポストに変換し、天然肥料として利用することができる。 好気性コンポストは、有機廃棄物を山、列、容器に分け、開放型またはガス収集・処理システムを備えた密閉型の建物内で行うものである。 この過程で、有機物の好気性分解を促進するために、木材チップなどの増量剤が廃棄物に加えられる。 最後に、廃棄物を安定させ、熟成させるために養生を行い、同時に病原菌も死滅させる。 堆肥化プロセスの最終生成物には、二酸化炭素、水、および使用可能な堆肥材料が含まれます。

堆肥材料はさまざまな用途に使用することができます。 植物栽培のための土壌改良材としての用途に加えて、堆肥は土壌、地下水、雨水を浄化するために使用することができます。 コンポストは労働集約的であり、コンポストの品質はコンポスト化プロセスの適切なコントロールに大きく依存します。 作業条件の管理が不十分だと、有益な用途に適さない堆肥ができる可能性があります。 それでも、コンポストの普及は進んでいる。2009年には、1980年の1,500万トンから8,200万トンの廃棄物がコンポスト化され、埋立地からの廃棄物の流れが変わった。 この転換はまた、2009 年に約 1 億 7,800 万トンの二酸化炭素の放出を防ぎました。これは、自動車 3,300 万台の年間二酸化炭素排出量に相当します。 代替案として、嫌気性プロセスが利用されることがあります。 嫌気性消化は、混合または分別された有機廃棄物を、嫌気条件下で容器内で分解することからなります。 嫌気性分解により、メタンと二酸化炭素の混合物（バイオガス）と残渣（バイオソリッド）が生成されます。 バイオガスは暖房や発電に利用でき、残渣は肥料や土壌改良材として利用することができます。 嫌気性消化は、乾燥廃棄物の堆肥化に比べ、湿潤廃棄物に適した分解方法です。 嫌気性消化の利点は、バイオガスの収集です。この収集とその後の有益な利用により、廃棄物の埋立処分の代替案として好まれています。 また、廃棄物は埋立処分に比べて嫌気性消化により早く分解される。

別の廃棄物処理の選択肢である機械的生物処理（MBT）は、米国では一般的でない。 しかし、この代替法はヨーロッパで広く使われている。 この方法の実施中、廃棄物は、廃棄物中の有機画分の分解により体積を減らす機械的および生物学的操作の組み合わせにかけられます。 選別、破砕、粉砕などの機械的処理により、好気性堆肥化または嫌気性消化のいずれかの生物学的処理に廃棄物を送ります。 2251>

Incineration

廃棄物の分解は、有用な固体最終生成物（コンポストなど）を生成するだけでなく、分解副産物は有益なエネルギー源として使用することもできる。 上述したように、廃棄物の嫌気性消化はバイオガスを生成し、これを捕獲して発電に組み入れることができる。 また、廃棄物を直接焼却してエネルギーを生産することも可能である。 焼却は、廃棄物を非常に高い温度で燃焼させ、電気エネルギーを生成する。 焼却の副産物である灰は、廃棄する前に適切な特性評価を行う必要があり、場合によっては有益な再利用も可能である。 焼却は、埋立地のスペースに限りがあるため、先進国では広く利用されている。 35カ国、600以上のプラントで、年間約1億3千万トンの廃棄物が焼却されていると推定される。 さらに、焼却は塩素化炭化水素、オイル、溶剤、医療廃棄物、農薬などの有害廃棄物を効果的に軽減するためにしばしば使用される。

焼却は利点があるにもかかわらず、初期建設コストが高く、有害な灰を排出するため否定的に捉えられがちです（上の表参照）。 現在、多くの「次世代」システムが研究開発されており、USEPA は大気浄化法の下で焼却炉の空気排出を注意深く監視するための新しい規制を開発している。 前述のように、MSWの発生率は増加し続けていますが、全体的な埋立容量は減少しています。 適切な廃棄物処理に関する新しい規制や、浸出水の浸透や移動による地下水汚染の可能性を最小限に抑えるための革新的なライナーシステムの使用により、埋立処分のコストは大幅に上昇しています。 また、歴史的な無秩序な廃棄物投棄の記憶や、その結果生じた無秩序なベクター、汚染された地下水、放置された悪臭、その後の資産価値の低下などに触発されて、埋立地に対する市民の反対意見が増え続けている。

図 1: 現代の埋立地

埋立地は、RCRA サブタイトル C 規制に従って有害廃棄物を受け入れるように設計および許可されるか、または RCRA サブタイトル D 規制に従って一般廃棄物を受け入れるように設計および許可されることができます。 廃棄物の指定にかかわらず、埋立地は、底部および側部ライナーシステム、浸出液収集・除去システム、最終覆いシステム、ガス収集・除去システム、および地下水モニタリングシステムからなる工学的構造物である。 埋立地の立地、設計、操業には、広範な許可プロセスが必要です。 また、埋立地の閉鎖後のモニタリングは、通常、少なくとも30年間必要である。 その設計上、埋立地内の廃棄物は嫌気性で分解されます。 分解中にバイオガスが生成され、回収されます。 この回収システムにより、地下の無秩序なガス移動を防ぎ、爆発的な状態になる可能性を低減することができます。 回収されたガスは、多くの場合、暖房や発電のためのコジェネレーション設備で使用されます。 さらに、多くの埋立地は閉鎖時に「土地のリサイクル」を行い、ゴルフコース、レクリエーション公園、その他の有益な用途として再開発されます。

埋立地内の廃棄物は通常乾燥状態にあり、その結果、廃棄物の分解速度は通常非常に遅くなります。 このような分解速度の遅さは、分解による沈下速度の遅さと相まって、地表での有益な土地再利用の可能性を複雑化、減少させる可能性があります。 最近、バイオリアクター埋立地の概念が生まれました。これは、浸出液の再循環や選択した液体の注入によって廃棄物中の水分を増加させ、その結果、急速な分解を誘発するものです。 分解の速度が増すと、バイオガスの生産速度が上がり、バイオガスの回収と利用から有益なエネルギー生産ができる可能性が高まる。