Een verbrandingsoven is een oven voor het verbranden van afval. Moderne verbrandingsovens zijn uitgerust met apparatuur om vervuiling tegen te gaan, zoals rookgasreiniging. Er zijn verschillende soorten verbrandingsinstallaties: bewegend rooster, vast rooster, roterende oven, en wervelbed.

VerbrandingshoopEdit

Een typische kleine verbrandingshoop in een tuin.

De brandstapel is een van de eenvoudigste en vroegste vormen van afvalverwijdering, in wezen bestaande uit een hoop brandbare materialen die op de open grond worden gestapeld en in brand worden gestoken, wat tot verontreiniging leidt.

Brandstapels kunnen en hebben ongecontroleerde branden doen ontstaan, bijvoorbeeld als de wind brandend materiaal van de stapel in omringend brandbaar gras of op gebouwen blaast. Als de binnenstructuren van de stapel worden verteerd, kan de stapel verschuiven en instorten, waardoor het brandgebied zich verspreidt. Zelfs als er geen wind staat, kunnen kleine, lichtgewicht aangestoken sintels via convectie van de brandstapel opstijgen en door de lucht in het gras of op gebouwen terechtkomen en deze in brand steken. Brandstapels resulteren vaak niet in volledige verbranding van afval en veroorzaken daardoor fijnstofverontreiniging.

BrandtonEdit

De brandton is een wat meer gecontroleerde vorm van particuliere afvalverbranding, waarbij het brandende materiaal in een metalen vat zit, met een metalen rooster over de uitlaat. De ton verhindert de verspreiding van brandend materiaal in winderige omstandigheden, en aangezien de brandbare stoffen worden verminderd kunnen zij slechts in de ton neerzinken. Het uitlaatrooster helpt de verspreiding van brandende sintels te voorkomen. Gewoonlijk worden stalen vaten van 55 Amerikaanse gallon (210 l) gebruikt als brandvaten, met luchtopeningen gesneden of geboord rond de bodem voor luchtinlaat. Na verloop van tijd zorgt de zeer hoge hitte van de verbranding ervoor dat het metaal oxideert en roest, en uiteindelijk wordt het vat zelf door de hitte verbruikt en moet het worden vervangen.

De particuliere verbranding van droge cellulose/papierproducten is over het algemeen schoonbrandend, en produceert geen zichtbare rook, maar kunststoffen in het huishoudelijk afval kunnen ervoor zorgen dat particuliere verbranding overlast veroorzaakt voor het publiek, door het genereren van scherpe geuren en dampen die de ogen doen branden en tranen. De meeste stedelijke gemeenschappen verbieden brandvaten en bepaalde plattelandsgemeenschappen kunnen een verbod op open verbranding hebben, vooral als daar veel bewoners wonen die niet vertrouwd zijn met deze gebruikelijke plattelandspraktijk.

Vanaf 2006 was in de Verenigde Staten de verbranding van kleine hoeveelheden huishoudelijk of landbouwafval door particulieren op het platteland gewoonlijk toegestaan, zolang het geen overlast voor anderen veroorzaakt, geen brandgevaar oplevert, zoals in droge omstandigheden, en het vuur geen dichte, schadelijke rook produceert. Een handvol staten, zoals New York, Minnesota en Wisconsin, hebben wetten of voorschriften die het verbieden of strikt reguleren omwille van gezondheids- en overlasteffecten. Mensen die van plan zijn om afval te verbranden kunnen worden verplicht om van tevoren contact op te nemen met een staatsagentschap om het huidige brandrisico en de omstandigheden te controleren, en om ambtenaren te waarschuwen voor de gecontroleerde brand die zal plaatsvinden.

Verplaatsen roosterEdit

Controlekamer van een typische verbrandingsoven met bewegend rooster die twee ketellijnen overziet

De typische verbrandingsinstallatie voor vast stedelijk afval is een verbrandingsoven met bewegend rooster. Door het bewegende rooster kan de beweging van het afval door de verbrandingskamer worden geoptimaliseerd om een efficiëntere en volledigere verbranding mogelijk te maken. Een enkele verbrandingsinstallatie met bewegend rooster kan tot 35 ton (39 short tons) afval per uur verwerken en kan 8.000 uur per jaar in bedrijf zijn met slechts één geplande stop van ongeveer een maand voor inspectie en onderhoud. Verbrandingsovens met bewegend rooster worden ook wel verbrandingsovens voor vast stedelijk afval (AVI’s) genoemd.

Het afval wordt met een afvalkraan door de “keel” aan het ene eind van het rooster gebracht, vanwaar het over het dalende rooster naar beneden gaat naar de aslade aan het andere eind. Hier wordt de as verwijderd via een watersluis.

Vast stedelijk afval in de oven van een verbrandingsoven met bewegend rooster die 15 ton (17 short tons) afval per uur kan verwerken. De gaten in het rooster die de primaire verbrandingslucht aanvoeren zijn zichtbaar.

Een deel van de verbrandingslucht (primaire verbrandingslucht) wordt van onderaf door het rooster aangevoerd. Deze luchtstroom heeft ook tot doel het rooster zelf te koelen. Koeling is belangrijk voor de mechanische sterkte van het rooster en veel bewegende roosters zijn dan ook inwendig met water gekoeld.

Tweede verbrandingslucht wordt met hoge snelheid via nozzles boven het rooster in de ketel ingeblazen. Deze vergemakkelijkt de volledige verbranding van de rookgassen door turbulentie te introduceren voor een betere menging en door een teveel aan zuurstof te garanderen. In verbrandingsovens met meervoudige/trapsschoorsteen wordt de secundaire verbrandingslucht in een afzonderlijke kamer na de primaire verbrandingskamer ingebracht.

Op grond van de Europese richtlijn betreffende de verbranding van afval moeten verbrandingsinstallaties zo worden ontworpen dat de rookgassen gedurende 2 seconden een temperatuur van ten minste 850 °C (1.560 °F) bereiken om een goede afbraak van toxische organische stoffen te garanderen. Om hier te allen tijde aan te kunnen voldoen, is het nodig back-up-hulpbranders (vaak gestookt met olie) te installeren, die in de ketel worden gestookt voor het geval de verbrandingswaarde van het afval te laag wordt om deze temperatuur alleen te bereiken.

De rookgassen worden vervolgens afgekoeld in de oververhitters, waar de warmte wordt omgezet in stoom, die de stoom verwarmt tot typisch 400 °C (752 °F) bij een druk van 40 bar (580 psi) voor de opwekking van elektriciteit in de turbine. Op dit punt heeft het rookgas een temperatuur van ongeveer 200 °C (392 °F), en wordt het doorgegeven aan het rookgasreinigingssysteem.

In Scandinavië wordt het geplande onderhoud altijd uitgevoerd in de zomer, wanneer de vraag naar stadsverwarming laag is. Vaak bestaan verbrandingsinstallaties uit verschillende afzonderlijke “ketellijnen” (ketels en rookgasbehandelingsinstallaties), zodat het afval in één ketellijn kan blijven worden ontvangen terwijl de andere worden onderhouden, gerepareerd of gemoderniseerd.

Vast roosterEdit

Het oudere en eenvoudigere type verbrandingsoven was een met baksteen beklede cel met een vast metalen rooster boven een lager gelegen asput, met een opening in de boven- of zijkant voor het laden en een andere opening in de zijkant voor het verwijderen van onbrandbare vaste stoffen, klinkers genaamd. Veel kleine verbrandingsovens die vroeger in flatgebouwen werden aangetroffen, zijn thans vervangen door afvalverdichters.

DraaitrommelovenEdit

De draaitrommeloven wordt gebruikt door gemeenten en door grote industriële installaties.Dit ontwerp van verbrandingsoven heeft twee kamers: een primaire kamer en een secundaire kamer. De primaire kamer in een draaiovenoven bestaat uit een hellende vuurvaste beklede cilindrische buis. De binnenste vuurvaste bekleding dient als opofferingslaag om de ovenstructuur te beschermen. Deze vuurvaste laag moet van tijd tot tijd worden vervangen. De beweging van de cilinder om zijn as vergemakkelijkt de verplaatsing van het afval. In de primaire kamer vindt de omzetting plaats van vaste fractie in gassen, door vervluchtiging, destructieve distillatie en gedeeltelijke verbrandingsreacties. De secundaire kamer is nodig om de gasfase-verbrandingsreacties te voltooien.

De klinkers lopen aan het eind van de cilinder uit. Een hoge rookgaskanaal, ventilator of stoomstraal zorgt voor de nodige trek. De as valt door het rooster, maar veel deeltjes worden met de hete gassen meegevoerd. De deeltjes en eventuele brandbare gassen kunnen in een “naverbrander” worden verbrand.

Gefluïdiseerd bedEdit

Een sterke luchtstroom wordt door een zandbed geperst. De lucht sijpelt door het zand tot een punt wordt bereikt waar de zanddeeltjes zich scheiden om de lucht door te laten en menging en karnen plaatsvinden, zodat een gefluïdiseerd bed ontstaat en brandstof en afval nu kunnen worden ingevoerd. Het zand met het voorbehandelde afval en/of de brandstof wordt in suspensie gehouden op de gepompte luchtstromen en krijgt een fluïdumachtig karakter. Het bed wordt daardoor heftig gemengd en geroerd, waardoor kleine inerte deeltjes en lucht in een vloeistofachtige toestand worden gehouden. Hierdoor kan de gehele massa van afval, brandstof en zand volledig door de oven worden gecirculeerd.

Gespecialiseerde verbrandingsovenEdit

Zaagselverbrandingsovens van meubelfabrieken vergen veel aandacht omdat deze harspoeder en veel brandbare stoffen moeten verwerken. Gecontroleerde verbranding, terugbrandpreventiesystemen zijn van essentieel belang, aangezien stof in suspensie lijkt op het vuurhalsverschijnsel van een vloeibaar petroleumgas.

Gebruik van warmteEdit

De warmte die door een verbrandingsoven wordt geproduceerd, kan worden gebruikt om stoom op te wekken, die vervolgens kan worden gebruikt om een turbine aan te drijven en zo elektriciteit te produceren. De typische hoeveelheid netto-energie die per ton huishoudelijk afval kan worden geproduceerd, bedraagt ongeveer 2/3 MWh elektriciteit en 2 MWh stadsverwarming. Bij verbranding van ongeveer 600 ton (660 short tons) afval per dag wordt dus ongeveer 400 MWh elektrische energie per dag geproduceerd (17 MW elektrisch vermogen continu gedurende 24 uur) en 1200 MWh stadsverwarming per dag.

VerontreinigingEdit

Verbranding heeft een aantal outputs zoals de as en de uitstoot in de atmosfeer van rookgassen. Vóór de eventuele installatie van een rookgasreinigingssysteem kunnen de rookgassen zwevende deeltjes, zware metalen, dioxines, furanen, zwaveldioxide en zoutzuur bevatten. Als de installaties onvoldoende rookgasreiniging hebben, kan deze uitstoot een belangrijke verontreinigingscomponent aan de schoorsteenemissies toevoegen.

In een studie uit 1997 stelde de Delaware Solid Waste Authority vast dat verbrandingsinstallaties bij dezelfde hoeveelheid geproduceerde energie minder deeltjes, koolwaterstoffen en minder SO2, HCl, CO en NOx uitstootten dan kolengestookte elektriciteitscentrales, maar meer dan aardgasgestookte elektriciteitscentrales. Volgens het Duitse Ministerie van Milieu verminderen afvalverbrandingsinstallaties de hoeveelheid van sommige luchtverontreinigende stoffen door de door kolencentrales geproduceerde stroom te vervangen door stroom uit afvalcentrales.

Gasvormige emissiesEdit

Dioxines en furanenEdit

De meest in de publiciteit gekomen bezorgdheid over de verbranding van vast stedelijk afval (VHA) betreft de vrees dat daarbij aanzienlijke hoeveelheden dioxines en furanen vrijkomen. Dioxinen en furanen worden door velen beschouwd als ernstige gezondheidsrisico’s. De EPA kondigde in 2012 aan dat de veilige limiet voor menselijke orale consumptie 0,7 picogram Toxic Equivalence (TEQ) per kilogram lichaamsgewicht per dag is, wat neerkomt op 17 miljardste gram voor een persoon van 150 pond per jaar.

In 2005 schatte het ministerie van Milieu van Duitsland, waar er op dat moment 66 verbrandingsinstallaties waren, dat “…terwijl in 1990 een derde van alle dioxine-emissies in Duitsland afkomstig was van verbrandingsinstallaties, was dat in het jaar 2000 minder dan 1%. Alleen al schoorstenen en tegelkachels in particuliere huishoudens lozen ongeveer 20 keer meer dioxine in het milieu dan verbrandingsinstallaties.”

Volgens het Environmental Protection Agency van de Verenigde Staten zijn de verbrandingspercentages van de totale dioxine- en furaaninventaris van alle bekende en geschatte bronnen in de V.S. (niet alleen verbranding) voor elk type verbranding als volgt: 35,1% vuilnisvaten; 26,6% medisch afval; 6,3% slib van de behandeling van stedelijk afvalwater; 5,9% verbranding van stedelijk afval; 2,9% verbranding van industrieel hout. De gecontroleerde verbranding van afval vertegenwoordigt dus 41,7% van de totale dioxine-inventaris.

In 1987, voordat de overheidsvoorschriften het gebruik van emissiebeheersingsmaatregelen verplicht stelden, was er in totaal 8.905,1 gram (314,12 oz) toxische equivalenten (TEQ) aan dioxine-emissies van gemeentelijke afvalverbrandingsinstallaties in de VS. Tegenwoordig bedraagt de totale uitstoot van de installaties 83,8 gram TEQ per jaar, een vermindering van 99%.

De verbranding van huis- en tuinafval in vaten in de achtertuin, die in sommige plattelandsgebieden nog steeds is toegestaan, levert jaarlijks 580 gram dioxine op.Studies van het US-EPA toonden aan dat een gezin dat een brandton gebruikte in 1997 meer uitstoot produceerde dan een verbrandingsinstallatie die 200 ton (220 short tons) afval per dag verwijderde en in 2007 vijf keer zoveel als gevolg van de toename van chemicaliën in huishoudelijk afval en de verminderde uitstoot door gemeentelijke verbrandingsinstallaties die gebruik maken van betere technologie.

Dezelfde onderzoekers ontdekten dat hun oorspronkelijke schattingen voor de brandton hoog waren, en dat de verbrandingsinstallatie die ter vergelijking werd gebruikt een theoretische ‘schone’ installatie vertegenwoordigde in plaats van een bestaande faciliteit. Uit hun latere studies bleek dat verbrandingsvaten een mediaan van 24,95 nanogram TEQ per pond verbrand afval produceerden, zodat een gezin dat per dag 5 pond afval verbrandt, of 1825 pond per jaar, een totaal van 0,0455 mg TEQ per jaar produceert, en dat het equivalente aantal verbrandingsvaten voor de 83,8 gram (2.96 oz) van de 251 gemeentelijke afvalverbrandingsinstallaties die de EPA in 2000 in de VS heeft geïnventariseerd, 1.841.700 is, of gemiddeld 7337 familiebrandingsvaten per gemeentelijke afvalverbrandingsinstallatie.

Het grootste deel van de verbetering in de dioxine-uitstoot in de VS heeft plaatsgevonden bij grootschalige gemeentelijke afvalverbrandingsinstallaties. Hoewel kleinschalige verbrandingsinstallaties (met een dagcapaciteit van minder dan 250 ton) in 2000 slechts 9% van de totale hoeveelheid verbrand afval verwerkten, produceerden deze 83% van de dioxinen en furanen die bij de verbranding van huisvuil vrijkwamen.

Methoden en beperkingen voor het kraken van dioxinenEdit

De afbraak van dioxine vereist blootstelling van de moleculaire ring aan een voldoende hoge temperatuur om thermische afbraak teweeg te brengen van de sterke moleculaire bindingen die de ring bijeenhouden. Kleine stukjes vliegas kunnen enigszins dik zijn, en een te korte blootstelling aan hoge temperatuur kan tot gevolg hebben dat dioxine alleen aan de oppervlakte van de as wordt afgebroken. Bij een luchtkamer met een groot volume kan een te korte blootstelling er ook toe leiden dat slechts een deel van de rookgassen de volledige afbraaktemperatuur bereikt. Daarom is er ook een tijdselement aan de temperatuurblootstelling verbonden om ervoor te zorgen dat de volledige dikte van de vliegas en het volume van de rookgassen worden verhit.

Er bestaat een wisselwerking tussen het verhogen van de temperatuur of de blootstellingstijd. Wanneer de moleculaire afbraaktemperatuur hoger is, kan de blootstellingstijd voor verwarming in het algemeen korter zijn, maar te hoge temperaturen kunnen ook slijtage en schade aan andere onderdelen van de verbrandingsapparatuur veroorzaken. Evenzo kan de afbraaktemperatuur tot op zekere hoogte worden verlaagd, maar dan zouden de uitlaatgassen langer moeten blijven hangen, misschien wel enkele minuten, waarvoor grote/lange verwerkingskamers nodig zouden zijn die veel ruimte in beslag nemen.

Een neveneffect van het verbreken van de sterke moleculaire bindingen van dioxine is de mogelijkheid dat de bindingen van stikstofgas (N2) en zuurstofgas (O2) in de toegevoerde lucht worden verbroken. Als de uitlaatgasstroom afkoelt, vormen deze hoogreactieve losgemaakte atomen spontaan weer bindingen tot reactieve oxiden zoals NOx in het rookgas, die kunnen leiden tot smogvorming en zure regen als ze rechtstreeks in het plaatselijke milieu terecht zouden komen. Deze reactieve oxiden moeten verder worden geneutraliseerd met selectieve katalytische reductie (SCR) of selectieve niet-katalytische reductie (zie hieronder).

Dioxinekraken in de praktijkEdit

De temperaturen die nodig zijn om dioxine af te breken worden meestal niet bereikt wanneer kunststoffen buiten in een brandvat of afvalkuil worden verbrand, waardoor de uitstoot van dioxine hoog is, zoals hierboven vermeld. Hoewel plastic meestal wel verbrandt in een vuur in de open lucht, blijven de dioxines na de verbranding achter en drijven ze ofwel de atmosfeer in, of blijven ze achter in de as waar ze kunnen uitspoelen naar het grondwater als er regen op de ashoop valt. Gelukkig hechten dioxine- en furaanverbindingen zich zeer sterk aan vaste oppervlakken en worden ze niet door water opgelost, zodat het uitloogproces beperkt blijft tot de eerste paar millimeter onder de ashoop. De dioxines in de gasfase kunnen grotendeels worden vernietigd met behulp van katalysatoren, waarvan sommige aanwezig kunnen zijn als onderdeel van de structuur van de filterzak.

Moderne gemeentelijke verbrandingsovens zijn voorzien van een hogetemperatuurzone, waar het rookgas ten minste twee seconden lang op een temperatuur boven 850 °C wordt gehouden voordat het wordt afgekoeld. Zij zijn uitgerust met hulpverwarmers om dit te allen tijde te garanderen. Deze worden vaak gestookt met olie of aardgas, en zijn gewoonlijk slechts gedurende een zeer klein gedeelte van de tijd actief. Verder maken de meeste moderne verbrandingsovens gebruik van doekfilters (vaak met teflonmembranen om de opvang van sub-microndeeltjes te verbeteren) die dioxinen in of op vaste deeltjes kunnen opvangen.

Bij zeer kleine gemeentelijke verbrandingsovens kan de vereiste temperatuur voor de thermische afbraak van dioxine worden bereikt met behulp van een elektrisch verwarmingselement bij hoge temperatuur, plus een fase van selectieve katalytische reductie.

Hoewel dioxinen en furanen door verbranding kunnen worden vernietigd, is hun reformatie door een proces dat bekend staat als “de novo-synthese” als de emissiegassen afkoelen, een waarschijnlijke bron van de dioxinen die worden gemeten in schoorsteentests van installaties met hoge verbrandingstemperaturen bij lange verblijftijden.

CO2Edit

Zoals bij andere volledige verbrandingsprocessen wordt bijna alle koolstof in het afval als CO2 in de atmosfeer uitgestoten. VHA bevat ongeveer dezelfde massafractie koolstof als CO2 zelf (27%), zodat verbranding van 1 ton VHA ongeveer 1 ton CO2 oplevert.

Als het afval zou worden gestort, zou 1 ton VHA ongeveer 62 kubieke meter methaan produceren via de anaërobe afbraak van het biologisch afbreekbare gedeelte van het afval. Aangezien het aardopwarmingsvermogen van methaan 34 is en het gewicht van 62 kubieke meter methaan bij 25 graden Celsius 40,7 kg bedraagt, komt dit overeen met 1,38 ton CO2, wat meer is dan de 1 ton CO2 die zou zijn geproduceerd door verbranding. In sommige landen worden grote hoeveelheden stortgas ingezameld. Toch is het aardopwarmingsvermogen van het stortplaatsgas dat in de atmosfeer terechtkomt, aanzienlijk. In de VS werd geraamd dat het aardopwarmingsvermogen van het uitgestoten stortplaatsgas in 1999 ongeveer 32% groter was dan de hoeveelheid CO2 die bij verbranding zou zijn uitgestoten. Sinds deze studie is de schatting van het aardopwarmingsvermogen voor methaan verhoogd van 21 tot 35, waardoor deze schatting alleen al bijna het drievoudige GWP zou bedragen in vergelijking met de verbranding van hetzelfde afval.

Bijna al het biologisch afbreekbaar afval heeft bovendien een biologische oorsprong. Dit materiaal is gevormd door planten die gebruik maken van atmosferisch CO2, meestal in het laatste groeiseizoen. Als deze planten weer aangroeien, wordt de bij hun verbranding uitgestoten CO2 weer uit de atmosfeer gehaald.

Dergelijke overwegingen zijn de voornaamste reden waarom verschillende landen verbranding van biologisch afbreekbaar afval als hernieuwbare energie beschouwen. De rest – voornamelijk kunststoffen en andere van olie en gas afgeleide producten – wordt over het algemeen als niet-hernieuwbare energie behandeld.

Verschillende resultaten voor de CO2-voetafdruk van verbranding kunnen worden bereikt met verschillende aannames. Plaatselijke omstandigheden (zoals een beperkte vraag naar stadsverwarming, geen elektriciteit uit fossiele brandstoffen ter vervanging of een hoog gehalte aan aluminium in de afvalstroom) kunnen de CO2-voordelen van verbranding doen afnemen.Ook de methodologie en andere aannames kunnen de resultaten sterk beïnvloeden. Zo kunnen de methaanemissies van stortplaatsen die op een later tijdstip plaatsvinden, worden verwaarloosd of minder gewicht krijgen, of kan biologisch afbreekbaar afval niet als CO2-neutraal worden beschouwd. Een studie van Eunomia Research and Consulting uit 2008 naar potentiële afvalverwerkingstechnologieën in Londen toonde aan dat door toepassing van een aantal van deze (volgens de auteurs) ongebruikelijke aannames de gemiddelde bestaande verbrandingsinstallaties het slecht deden op het gebied van CO2-balans in vergelijking met het theoretische potentieel van andere opkomende afvalverwerkingstechnologieën.

Andere emissiesEdit

Andere gasvormige emissies in het rookgas van verbrandingsovens zijn stikstofoxiden, zwaveldioxide, zoutzuur, zware metalen en fijne deeltjes. Van de zware metalen is kwik een belangrijk punt van zorg vanwege de giftigheid en de hoge vluchtigheid ervan, aangezien vrijwel al het kwik in de huisvuilstroom in de emissies terecht kan komen als het niet door emissiebeheersingsmaatregelen wordt verwijderd.

Het stoomgehalte in de rookgassen kan zichtbare rook uit de schoorsteen produceren, die als visuele verontreiniging kan worden waargenomen. Dit kan worden vermeden door het stoomgehalte te verminderen door rookgascondensatie en heropwarming, of door de uittredetemperatuur van het rookgas te verhogen tot ver boven het dauwpunt. Door rookgascondensatie kan de latente verdampingswarmte van het water worden teruggewonnen, waardoor het thermisch rendement van de installatie toeneemt.

RookgasreinigingEdit

Elektroden in elektrostatische precipitator

De hoeveelheid verontreinigende stoffen in het rookgas van verbrandingsinstallaties kan al dan niet worden verminderd door verschillende processen, afhankelijk van de installatie.

Deeltjes worden opgevangen door deeltjesfiltratie, meestal elektrostatische precipitators (ESP) en/of zakkenfilters. Deze laatste zijn in het algemeen zeer efficiënt voor het opvangen van fijne deeltjes. Bij een onderzoek van het Deense ministerie van Milieu in 2006 bleek dat de gemiddelde deeltjesemissie per energie-inhoud van verbrand afval van 16 Deense verbrandingsinstallaties minder dan 2,02 g/GJ (gram per energie-inhoud van het verbrande afval) bedroeg. Bij drie van de verbrandingsovens werden gedetailleerde metingen van fijne deeltjes met een grootte van minder dan 2,5 micrometer (PM2.5) uitgevoerd: Eén verbrandingsoven, uitgerust met een ESP voor deeltjesfiltratie, emitteerde 5,3 g/GJ fijne deeltjes, terwijl twee verbrandingsovens, uitgerust met zakkenfilters, 0,002 en 0,013 g/GJ PM2,5 emitteerden. Voor ultrafijne deeltjes (PM1.0) bedroegen de cijfers 4.889 g/GJ PM1.0 van de ESP-installatie, terwijl emissies van 0.000 en 0.008 g/GJ PM1.0 werden gemeten van de installaties die met zakkenfilters waren uitgerust.

Zuurgaswassers worden gebruikt om zoutzuur, salpeterzuur, waterstoffluoride, kwik, lood en andere zware metalen te verwijderen. Het verwijderingsrendement hangt af van de specifieke apparatuur, de chemische samenstelling van het afval, het ontwerp van de installatie, de chemie van de reagentia en het vermogen van ingenieurs om deze omstandigheden te optimaliseren, die voor verschillende verontreinigende stoffen strijdig kunnen zijn. Zo wordt bijvoorbeeld de verwijdering van kwik door natte wassers als toevallig beschouwd en kan deze minder dan 50% bedragen. Basische wassers verwijderen zwaveldioxide, waarbij gips wordt gevormd door reactie met kalk.

Afvalwater van wassers moet vervolgens door een afvalwaterzuiveringsinstallatie.

Zwaveldioxide kan ook worden verwijderd door droge ontzwaveling door injectie van kalksteenslurry in het rookgas vóór de deeltjesfiltratie.

NOx wordt gereduceerd door katalytische reductie met ammoniak in een katalysator (selectieve katalytische reductie, SCR) of door een reactie bij hoge temperatuur met ammoniak in de oven (selectieve niet-katalytische reductie, SNCR). Ureum kan in plaats van ammoniak als reductiereagens worden gebruikt, maar moet dan wel eerder in het proces worden geleverd, zodat het kan hydrolyseren tot ammoniak. Vervanging van ureum kan de kosten en potentiële gevaren in verband met de opslag van watervrije ammoniak verminderen.

Zware metalen worden vaak geadsorbeerd op geïnjecteerd actief koolpoeder, dat wordt opgevangen door deeltjesfiltratie.

Vaste uitstootEdit

Bedrijf van een verbrandingsoven aan boord van een vliegdekschip

Verbranding produceert vliegas en bodemas, net zoals bij de verbranding van steenkool het geval is. De totale hoeveelheid as die ontstaat bij de verbranding van vast stedelijk afval varieert van 4 tot 10% in volume en 15-20% in gewicht van de oorspronkelijke hoeveelheid afval, en de vliegas bedraagt ongeveer 10-20% van de totale as. De vliegas vormt veruit een groter potentieel gevaar voor de gezondheid dan de bodemas, omdat de vliegas vaak hoge concentraties zware metalen bevat, zoals lood, cadmium, koper en zink, alsmede kleine hoeveelheden dioxines en furanen. De bodemas bevat zelden hoge concentraties zware metalen. Hoewel sommige historische monsters die door de groep van exploitanten van verbrandingsovens zijn getest, momenteel aan de ecotoxiciteitscriteria zouden voldoen, zegt de EA “wij hebben ermee ingestemd” bodemas van verbrandingsovens als “ongevaarlijk” te beschouwen totdat het testprogramma is voltooid.

Andere verontreinigingsproblemenEdit

Ouromslag kan een probleem zijn bij verbrandingsovens in oude stijl, maar geuren en stof worden in nieuwere verbrandingsinstallaties uiterst goed onder controle gehouden. Zij ontvangen het afval en slaan het op in een gesloten ruimte met negatieve druk, waarbij de luchtstroom door de ketel wordt geleid, zodat onaangename geuren niet in de atmosfeer kunnen ontsnappen. Uit een studie bleek dat de sterkste geur bij een verbrandingsinstallatie in Oost-China zich voordeed bij de afvalstortplaats.

Een kwestie die de relaties binnen de gemeenschap beïnvloedt, is het toegenomen wegverkeer van vuilniswagens voor het vervoer van stedelijk afval naar de verbrandingsoven. Om deze reden zijn de meeste verbrandingsinstallaties in industriegebieden gevestigd. Dit probleem kan tot op zekere hoogte worden vermeden door het vervoer van afval per spoor vanaf overslagstations.

GezondheidseffectenEdit

Wetenschappelijke onderzoekers hebben de gezondheidseffecten voor de mens onderzocht van de verontreinigende stoffen die bij afvalverbranding vrijkomen. In veel studies zijn de gezondheidseffecten van blootstelling aan verontreinigende stoffen onderzocht aan de hand van modelrichtsnoeren van de Amerikaanse EPA. Blootstelling via inademing, inslikken, bodem en huidcontact zijn in deze modellen opgenomen. Onderzoeksstudies hebben ook de blootstelling aan verontreinigende stoffen beoordeeld via bloed- of urinemonsters van bewoners en werknemers die in de buurt van afvalverbrandingsinstallaties wonen. Uit een systematisch overzicht van eerder onderzoek zijn een aantal symptomen en ziekten naar voren gekomen die verband houden met de blootstelling aan verontreiniging door verbrandingsovens. Deze omvatten neoplasie, ademhalingsproblemen, aangeboren afwijkingen, en sterfte van zuigelingen of miskramen. Bevolkingsgroepen in de buurt van oude, slecht onderhouden verbrandingsovens ondervinden een grotere mate van gezondheidsproblemen. In sommige studies is ook een mogelijk risico op kanker vastgesteld. Het is echter moeilijk om de blootstelling aan vervuiling door verbrandingsovens te scheiden van de gecombineerde vervuiling door industrie, motorvoertuigen en landbouw, waardoor deze conclusies over gezondheidsrisico’s beperkt zijn.

Vele gemeenschappen hebben gepleit voor de verbetering of verwijdering van de afvalverbrandingstechnologie. Specifieke verontreinigende blootstellingen, zoals hoge niveaus van stikstofdioxide, zijn aangehaald in klachten van de gemeenschap met betrekking tot toegenomen bezoeken aan de spoedeisende hulp voor ademhalingsproblemen. De potentiële gezondheidseffecten van afvalverbrandingstechnologie zijn in de publiciteit gekomen, met name wanneer deze technologie wordt toegepast in gemeenschappen die reeds te kampen hebben met een onevenredige belasting van de gezondheid. De Wheelabrator-verbrandingsoven in Baltimore, Maryland, is bijvoorbeeld onderzocht vanwege de verhoogde astma in de aangrenzende gemeenschap, die voornamelijk wordt bewoond door gekleurde mensen met een laag inkomen. Door de gemeenschap geleide inspanningen hebben gewezen op de noodzaak van toekomstig onderzoek om het gebrek aan real-time gegevens over verontreiniging aan te pakken. Deze bronnen hebben ook gewezen op de behoefte aan academische, overheids- en non-profitpartnerschappen om de gezondheidseffecten van verbranding beter te bepalen.