التحدي المتعلق بالزئبق في مجال تدنيس النفايات

(أ) الزئبق، وهو سم عصبي ثابت ومتراكم أحيائياً، يدخل مجرى النفايات من خلال مقاييس حرارية مهجورة، وبطاريات، ومصابيح فلورسنت، والإلكترونيات، وملاغم الأسنان، وعندما تحرق النفايات البلدية أو الطبية، تُحرر العملية الحرارية الزئبق في الغاز المفلور، حيث توجد أساساً في ثلاثة أشكال: الزئبق المكشوف.

(ج) أن [برنامج الأمم المتحدة للبيئة] قد حدد الترميد باعتباره أحد المصادر البشرية المهيمنة لإطلاقات الزئبق في الغلاف الجوي، مما يدفع إلى دفعة عالمية في إطار اتفاقية ميناماتا بشأن الزئبق للتخلص التدريجي من الانبعاثات أو خفضها بدرجة كبيرة، وأن الجهات التنظيمية في الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي والصين ومناطق صناعية أخرى قد استجابت بفرض حدود أشد للانبعاثات، وأحياناً ما تكون الحدود القصوى لخمسة ميكروغرامات لكل متر مكعب من قياسات السمية الجاف.

أساليب الرقابة التقليدية والحدود المفروضة عليها

ولا يزال حقن الكربون المنشط هو أكثر التكنولوجيات المخصصة لمكافحة الزئبق انتشاراً في أجهزة الترميد، كما أن الكربون المنشط المزود بالبذور يُحقن في موصل الغاز المفلور في أعلى من مجرى جهاز التحكم بالجسيمات، مثل جهاز تصفية نسيج أو مهيمن للكهرباء، حيث تُلتقط مواد الكلورية البيرجينية، ولا سيما الزئبق المكسّر، وتُسرّب في شكلها الأمثل.

غير أن هذه النُهج المتبعة تعاني من قيود ملحوظة، إذ أن المكافحة التي تكافحها شركة البترول مع الزئبق الأولي لأن الزئبق لديه نسبة منخفضة من حيث الارتفاع عن أسطح الكربون غير المعالجة، وقد يؤدي المشغلون إلى استخدام الكربون غير المشبع بالفلور أو المهلجنة من الناحية الكيميائية، حيث أن هذه المواضع أكثر تكلفة وأكثر تقلصاً في معدات مواقع التحلل، ويجب أن يُراعى معدل الحقن بدقة في تغيرات في تركيز الزئبق ودرجة الحرارة ودرجة الحرارة وتراكمة وتراكمة.

التكنولوجيات الناشئة للاحتجاز الزئبقي

عمليات التقريب المتقدمة

(ب) إن عمليات التكسُّس المتقدمة تُحوِّل الزئبق الأولي الأكثر صعوبة إلى أشكال مكسدة (Hg2+) التي تُحدث لعوامل غير مربوطة بالماء أو مُربَطة، والتي تُحدث في نفس الوقت مبيدات أكسيد الزئبق، والتي تُحدث فيها خامات مُركَّبة، والتي تُحدثُ فيها مفاعلات مُركَّبة للزئبقايا السائلة.

يمكن تعديل الملوثات العضوية الثابتة في المراحل الأولى من التحلل المبللة أو المفترسات الكهروستاتياتية الحالية، مع تقليل الحاجة إلى إجراء تعديلات كبيرة في النباتات، وتهيمن تكاليف التشغيل على توليد الأوزون أو تصريف البلازما، ولكن انخفاض أسعار الطاقة المتجددة وتصميمات المفاعلات المعدلة يؤدي إلى تحسين الجدوى الاقتصادية.

Membrane Filtration for Flue Gas

وقد تم مؤخرا تكييف تكنولوجيا الدمج، التي أنشئت منذ فترة طويلة في فصلات المراحل السائلة، من أجل إزالة الزئبق من مراحل البخار، كما أن الأغشية المركبة من طراز ثين -فيلم، التي كثيرا ما تكون مصنوعة من أجهزة الاتصال بالفلوريد المتعدد الأطراف أو المضبوطة بالغاز الخزفي المختلط التي تفرض طبقات انتقائية من السور، تسمح بالغاز الفلوري عند تغرير الزئبق.

وقد أظهرت دراسة أجريت في عام 2022 في Environmental Science ' Technology ) وجود نموذج متعدد المراحل لصناعة الزئبق يزيل أكثر من 98 في المائة من الزئبق من غاز المداخن المحاكاة عند 150 درجة مئوية.

نانشنولوجيا - أسبيرد سرابينتس

وتُحدث المواد المُعدَّلة هيكلياً، التي تُحدَّد نسباً عالية من سطح إلى حجم، وكيمياء سطحية قابلة للتداول، تحسناً تدريجياً في القدرة على استيعاب الزئبق، وتُحدِّد المتجانسات من حيث الحرارة المغنطية (Fe3O4) التي تُستخدم في مجموعات الترهيب، ومركبات أكسيد الغرافين المُسترجعة، وأطرُس مسحوقية ذات العناصر الفلزالية.

أما تطبيقات التكنولوجيا النانوية الأخرى فهي الصبغة الكهرومغناطيسية لمرشحات النانو، حيث أن الباحثين يستوعبون كميات كبيرة من المواد التي تستخدمها المحركات النانوية مثل ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) أو أكسيد الكربون المتطور (CeO2) في حدود البوليمر أو سمات النانيوم، ويظهرون حتى في حالة الارتفاع في مستويات الارتفاع

نظم المحاكاة التحفيزية

ويمكن أن تكون وحدات التحفيز الانتقائية، التي تم تركيبها أصلاً للحد من أكسيد النيتروجين، ذات أغراض مزدوجة بالنسبة لتأكسدات الزئبق إذا تم اختيار التركيب الحفاز بعناية، كما أن المحفزات التجارية القائمة على أساس التقلبات الحرارية، تُظهر بالفعل بعض النشاط فيما يتعلق بالتلوث بالهيدروجين في وجود كلوريد الهيدروجين.

كما أن المفاعلات التي تستخدمها شركة " أوبلات " (Alth) أو " Pelles) تستخدم معادن نبيلة مثل الذهب أو الأكسيدات المعدنية ذات التكلفة المنخفضة، أو لتحوّل Hg0 إلى Hg2+ في السوائل الفضائية التي تزيد عن الحفازات التي تستخدمها شركة SCR)

الترشيح الأحيائي والنظم الدقيقة

(ب) إنَّ استخدامَ أنواع ملوثة بالزئبق من الغازات المتطايرة قد يُستخدم في نظم التبريد الأحيائية، حيث تُستخدم في إطارها نظم التبريد ذات النمط المصغر، أو في تحويل أنواع الزئبق، ومن ذلك مثلاً أنَّ بعض النظم البكتيرية تنتج مواداً ذات صبغة معدنية من الغازات، أو أنَّها تُغيَّر في شكل أقل تقلُّباً أو في الكتلة الأحيائية.

الأداء المقارن والقابلية للتأثر

إن صناع القرار بحاجة إلى مقارنات جانبية للاختيار بين التكنولوجيات الناشئة، وفي تجهيزات محرقة النفايات الصلبة البلدية العادية 500 طن يوميا، يحقق تركيزاً في كمية الزئبق يقل عن 10 ميكروغرامات لكل متر مكعب جاف، مع تركيزات في المضخات الكهربائية وحدها قد تتراوح بين 0.5 مليون دولار و1 مليون دولار سنوياً في التخلص من النفايات.

تحليل تقني واقتصادي من قبل الرابطة الدولية للنفايات الصلبة (ISWA ]) يشير إلى أن التأكسدات الحفازة المدمجة مع SCR قد تكون في نهاية المطاف أكثر النظم قدرة على الارتداد من حيث كفاءة رأس المال بالنسبة للنباتات التي لديها بالفعل أجهزة تصنيع ذات قدرة على إحداث التحلل والتحلل الرطبي، مما يحولها إلى أجهزة توليد زئبق قريبة من الصفر مع الحد الأدنى من تكاليف التشغيل

حواجز التنفيذ الواردة

وعلى الرغم من الوعود التقنية، فإن تكنولوجيات التحكم في الزئبق الناشئة تواجه عقبات في العالم الحقيقي، فالتفاوت الواسع في تكوين النفايات يعني أن تركيزات الغاز المفلورة من الزئبق، والهيدروجين، والغازات الحمضية يمكن أن تذبذبها في غضون ساعات، ويجب أن تستجيب نظم التحكم بسرعة، ولا تزال عمليات التحلل المتقدمة في المواد التراكمية تتطلب، على سبيل المثال، ضوابط سريعة الاستجابة لجزء من الزئبق ترتبط بالرصدات المستمرة.

ومن العوامل الحاسمة الأخرى القبول التنظيمي، حيث أن السماح باستبدال شركة ACI المثبتة بتكنولوجيا جديدة يمكن أن يؤدي إلى استعراضات طويلة للتصاريح وإلى إجراء مشاورات عامة، ومن أجل معالجة هذه المسألة، فإن منظمة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية () قد بدأت في تنفيذ مشاريع تجريبية تتيح للبائعين ذوي القدرات المحدودة في البلدان النامية إمكانية وضع نماذج تدريبية للاسترداد.

القوات التنظيمية

(الاتفاقية رقم 184) (المُلوثات الجوية) التي صدّقت عليها 147 طرفاً في عام 2025، تتطلّب من الموقعين مراقبة إطلاقات الزئبق من حرق النفايات، وبالتوازي مع ذلك، تمّ تعديل مُعدّل (الجوائز) في (نيويورك)

(ب) بالإضافة إلى الامتثال، فإن مشغلي الاقتصاد من النفايات إلى الطاقة يتزايد دافعهم من خلال أهداف البيئة والاجتماعية والحوكمة، حيث يمكن أن يؤدي تحديد انبعاثات الزئبق من الزئبق القريب من الصفر إلى تعزيز قبول المجتمعات المحلية وأهلية الحصول على سندات خضراء أو قروض مرتبطة بالاستدامة، وفي الأسواق التي يباع فيها الرماد كمواد خام ثانوية لأجهزة الإسمنت، مما يؤدي إلى إزالة التلوث الكربوني من خلال تكنولوجيات غير مركَّبة، مما يحفظ هذا الجدول من حيث جودة الدخل.

دراسات الحالة: النشر الحقيقي في العالم

وقد تجلى في عدد من عمليات النشر الرائدة كيفية أداء التكنولوجيات الناشئة على نطاق واسع، وفي عام 2023، قام محرقة النفايات الطبية في أوساكا، اليابان، بإعادة تصميم قطار الغاز المفلطح الذي يحمل نموذجاً غير ملوث بالبلازما الحرارية يتبعه مفترس كهربائي مُضلل، وأظهرت عمليات الرصد المستمر للزئبق انخفاضاً كبيراً من متوسط 15 ميكروغراماً إلى أقل من 60 ميكروغراماً.

في النرويج، محطة من محطات الطاقة المُستهلكة لـ 400 ألف نسمة قدّموا نظاماً كاملاً للإزالة الزئبقية في عام 2024، تجهيز 150 ألف متر مكعب من الغاز المفلطح في الساعة، وتجنب التركيب الحاجة إلى 800 طن متري سنوياً من الكربون المُنشط، وحافظوا على شهادة رماد الذبابة لاستخدامه في البناء، بيانات التشغيل الأولية تشير إلى أن كفاءة نقل الزئبق مستقرة بنسبة 99.2 في المائة، مع نموذج الميدالية

وفي الولايات المتحدة، قام مرفق لمعالجة النفايات الطبية في بنسلفانيا بتجريب نظام مغنطيسية يعمل بالهيول، مع فصل مغنطيفي متكامل وتجديد حراري، وقد أعيد استخدام أقساط الطاقة في البلد لمدة 12 شهراً دون فقدان القدرة، وتحقيق معدل إزالة الزئبق أعلى من 97 في المائة، وقد تم دعم المشروع بمنحة من [إدارة النفايات الصلبة: 26 في المائة]

التوقعات المستقبلية والتوجيهات البحثية

ويتحول مسار التحكم في انبعاثات الزئبق من التحسين التدريجي إلى التغيير التحويلي، وفي غضون العقد القادم، فإن تقارب الأكسدة المتطورة، وتركيب النانوفبير، وثواقب التكاثر، من المرجح أن تتيح للمحرقين العمل بانبعاثات الزئبق المنخفضة بحيث تصبح غير قابلة للقياس عملياً، ويستكشف الباحثون الآن مستويات التفاؤل في استهلاك الزئبق في الوقت الحقيقي(أ).

ويمكن أن يؤدي التقدم في مجال التحفيز الطازج الواحد إلى عوامل حفز قوية ومقاومة للسم، مما يكلف جزءاً من النظم المعدنية النبيلة التقليدية، وبالمثل، فإن وجود مواد محفزة أحيائياً على التعافي من آثار الزئبق، على نحو ما يُستدلى به من عوامل الإنتاج، كما أن وضعية التراكم في مجال الطاقة، ستؤدي إلى استئصال عوامل الإنتاج، وهي عوامل تؤدي إلى تكاثر المواد الخطرة.

وفي الختام، لم تكن هناك تكنولوجيا واحدة تناسب كل مرفق، إلا أن مجموعة الأدوات الخاصة باحتجاز الزئبق قد توسعت بشكل كبير، وأصبح لدى مشغلي النباتات والمنظمين والمستثمرين مجموعة من الخيارات التي يمكن تكييفها مع الظروف المحلية وخصائص النفايات والأهداف التنظيمية، ويحتمل أن يؤدي التطور المستمر لهذه التكنولوجيات، إلى جانب السياسات الداعمة والحوافز الاقتصادية، إلى القضاء الفعلي على انبعاثات الزئبق من الحرق خلال العقدين المقبلين.