المصدر: الفرص والحدود

المصدر: امتحان متوازن

إن أزمة النفايات العالمية ما زالت تتفاقم، حيث أن المدن التي تولد كميات متزايدة من النفايات الصلبة البلدية التي تضيق البنية التحتية الحالية للتخلص منها، وتنتج في العالم أكثر من بليوني طن من النفايات الصلبة البلدية سنوياً، وهو رقم يتوقع أن يرتفع بنسبة 70 في المائة بحلول عام 2050 إذا ما استمرت الاتجاهات الحالية، وفي ظل هذا التحدي، فإن الحرق مع مصادر الطاقة الثابتة - المعروفة في الوقت نفسه باسم " النفايات " .

دور الترميد في إدارة النفايات الحديثة

وتبدو مرافق الترميد الحديثة بعيدة عن المحروقات غير الخاضعة للمراقبة التي كانت موجودة في العقود السابقة، أما محطات اليوم فهي منشآت كثيفة التجهيز للهندسة مصممة لتحقيق الاحتراق الكامل، وتحقيق أقصى قدر من استعادة الطاقة، والحفاظ على معايير صارمة لمراقبة الانبعاثات، وتشمل العملية الأساسية تغذية النفايات غير القابلة للتدوير في غرفة الاحتراق حيث تحترق في درجات حرارة تتجاوز 850 درجة مئوية من التلقيح الحراري.

والمحتوى الجيني من النفايات البلدية هو محوري لتصنيف الطاقة المتجددة الذي تمنحه بعض الحكومات للكهرباء من النفايات إلى الطاقة، وعندما تتدهور المواد العضوية في مدفن النفايات، فإن هذه المواد تطلق غازاً من غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون العالمي يزيد على 25 مرة عن مثيله من ثاني أكسيد الكربون على مدى قرن، ويحول الترميد هذا الكربون العضوي إلى ثاني أكسيد الكربون وثبات الماء أثناء الحرق، ويلغي الإنتاج المي من الناحية المناخية.

الفرص: تحويل النفايات إلى طاقة

الكهرباء وتوليد الحرارة في سكال

وتُعد القدرة على توليد الكهرباء الموثوقة من النفايات أحد أكثر الحجج قسوة فيما يتعلق بالحرق، فبخلاف الرياح والطاقة الشمسية، التي تتسم بالتحدي المتقطعة والتي تعتمد على الطقس، تعمل محطات الطاقة الحرارية باستمرار، وتوفر ناتجاً للطاقة يمكن التنبؤ به يدعم استقرار الشبكة، ويمكن أن يحقق مرفق حديث نموذجي كفاءة كهربائية صافية تتراوح بين 20 و30 في المائة، مع زيادة الكفاءة الممكنة في تشكيلات الطاقة التي تستخدم فيها الحرارة أيضاً.

ومن منظور كفاءة استخدام الموارد، يستعيد الترميد الطاقة من المواد التي استخدمت بالفعل ولا يمكن إعادة تدويرها اقتصادياً، وتعتمد الورق المحتوي على مواد متعددة الطوابع والمواد المركبة في كثير من الأحيان على مسار لإعادة تدوير قابل للاستمرار؛ وتسجل في مصانع WtE بعض القيمة المتبقية بدلاً من دفنها في مدافن القمامة.

القوام المختلط والقوة: الحد الأقصى للكفاءة

وفي إحدى أكثر الطرق فعالية لتحسين الكفاءة العامة للنباتات من النفايات إلى الطاقة، يمكن أن تكون هذه التشكيلات من الحرارة والطاقة مجتمعة، المعروفة أيضا باسم الجيل المشترك، وفي محطة للكهرباء، تُعد البخار الذي يمر عبر التربين في درجة حرارة أعلى من درجة الحرارة في محطة توليد الطاقة الكهربائية، مما يتيح ضبط حرارة تصريف المياه المتبقية واستخدامها في عمليات التدفئة أو الصناعة بنسبة 80 في المائة.

تطهير الأراضي

ولا تزال مدافن النفايات هي الطريقة الغالبة للتخلص من النفايات في معظم أنحاء العالم، ولكن آثارها البيئية تتجاوز بكثير الأراضي التي تشغلها، وتنتج النفايات العضوية الميثان منذ عقود بعد التخلص منها، بل وتقتصر أيضاً على جزء من إجمالي انبعاثات غاز الميثان المتولدة في الأجل القصير، وتسهم في تغير المناخ بدرجة كبيرة في إزالة هذا الميثان.

كما أن البصمة المادية للترميد أقل بكثير من مساحة الرش، حيث أن تجهيز النباتات 000 500 طن من النفايات سنوياً تحتل مساحة قليلة، في حين أن مدافن القمامة التي تُدار بنفس الحجم تتطلب عشرات الهكتارات، وستظل تحتاج إلى رصد وصيانة لمدة عقود بعد الإغلاق، وفي مناطق مكتظة بالسكان مثل أوروبا الغربية واليابان وشمال شرق الولايات المتحدة، تؤدي ندرة الأراضي إلى زيادة تكريس النفايات.

ضوابط الانبعاثات المسبقة: واقع جديد

إن المعارضة العامة للترميد كثيرا ما تنبع من ذكريات تاريخية عن المدخنات، والنباتات الملوثة التي تعمل بأقل قدر من الرقابة البيئية، وواقع المرافق الحديثة التي تستخدم فيها النفايات إلى الطاقة مختلف اختلافا كبيرا، وقد أدت معايير الانبعاثات الثابتة، التي يجري تنفيذها من خلال الرصد المستمر وعمليات التفتيش المنتظمة، إلى تطوير نظم متطورة لمراقبة تلوث الهواء تحقق كفاءة كبيرة في إزالة الديوكسينات.

ولم تحدث هذه التحسينات عن طريق الخطأ، إلا أن الأطر التنظيمية مثل توجيه الاتحاد الأوروبي للانبعاثات الصناعية، ومعايير تكنولوجيا التحكم القصوى التي يمكن تحقيقها في اليابان، قد أجبرت على مواصلة تحسين تكنولوجيا مراقبة الانبعاثات، وكثيرا ما تكون بيانات الرصد في الوقت الحقيقي متاحة للجمهور، مما يسمح للمجتمعات المحلية بالتحقق من الامتثال، ويخضع المشغلون للمساءلة، وتتجاوز بعض المرافق المتطلبات التنظيمية عن طريق تنفيذ مراحل العلاج الإضافية طوعا أو تحقيق نتائج متفاوتة في مجال التكوين.

القيود: الشواغل البيئية والمتعلقة بالصحة العامة

الانبعاثات السامة والآفات المتبقية: التحديات المستمرة

وعلى الرغم من الأداء المثير للإعجاب لنظم مراقبة الانبعاثات الحديثة، فإن بعض الشواغل البيئية والصحية لا تزال قائمة، ويمكن أن تشكل الديوكسينات والفيوران أثناء الاحتراق إذا لم تكن درجات الحرارة مرتفعة بما فيه الكفاية وإذا كانت أوقات الإقامة قصيرة جداً، وفي حين أن النباتات الحديثة مصممة لمنع هذه الظروف، فإن حالات الاختلال والاختلال قد تحدث، كما أن نتائج التجاوز القصير الأجل يمكن أن تكون كبيرة.

إن إدارة الرماد المتبقي هي تحد ثابت آخر، إذ أن الرماد العائم، الذي يشكل ما يتراوح بين 85 و90 في المائة من مجموع الرماد المنتج، يمكن أن يجهز أحياناً لاستعادة المعادن الخام وغير الحديدية، ويستخدم كمجمع في البناء، إلا أن رماد الذبابة الذي يتم جمعه من معدات مكافحة التلوث هو مادة مختلفة، حيث يحتوي على تركيزات مرتفعة من المعادن الثقيلة وأملاح قابلة للذوبان، وملوثات عضوية، تصنف النفايات الخطرة.

التكاليف الرأسمالية والتشغيلية المرتفعة: مانع الدخول إلى المستشفى

أما الاحتياجات المالية لبناء وتشغيل مصنع حديث للنفايات إلى الطاقة فهي كبيرة، إذ أن تكاليف رأس المال تتراوح عادة بين 150 مليون دولار و 300 مليون دولار لمرفق متوسط الحجم، ويمكن أن تتجاوز المصانع الكبيرة في المناطق المرتفعة التكلفة 500 مليون دولار، وكثيرا ما يتراوح الجدول الزمني للتشييد بين أربع وست سنوات، ولا تدر أي إيرادات وتتراكم تكاليف النقل المالي، وتحتاج هذه الاستثمارات الأولية إلى التزامات طويلة الأجل من موردي النفايات ومشتريات الطاقة، مما يؤدي إلى نشوء بيئة متعاقدة معقدة.

وفي البلدان المنخفضة الدخل، كثيرا ما تكون كثافة رأس المال في محطات المياه الجوفية الحديثة باهظة، ويمكن أن يساعد التمويل الإنمائي الدولي والشراكات بين القطاعين العام والخاص على سد الفجوة، ولكن المشاريع كثيرا ما تعطل بسبب شواغل القدرة على البقاء المالي، ونتيجة لذلك، فإن العديد من البلدان النامية ما زالت تعتمد على الإغراق المفتوح أو الحرق غير المتحكم للنفايات، مما يؤدي إلى زيادة تدهور النتائج البيئية والصحية عن أي محرقة حديثة، مما يؤدي إلى إيجاد سبل لخفض تكلفة وتعقيد تكنولوجيا الطاقة المتجددة مع الحفاظ على الأداء البيئي.

The Recycling Conflict: Lock-In and Competition

وربما يكون أكثر انتقادات الحرق استمرارا وصعوبة هو أنه يمكن أن يقوض جهود خفض النفايات وإعادة التدوير، فعندما يتم بناء مصنع للوقود، يتطلب إمدادا ثابتا ويمكن التنبؤ به للنفايات القابلة للحرق لتستهلك تكاليف رأس المال وتتحقق أهدافا للإيرادات، وإذا زادت معدلات إعادة التدوير زيادة كبيرة أو إذا نجحت السياسات في الحد من توليد المنتجات القابلة للتداول، فإن تدفق النفايات المتاح لتقليص كميات القفل.

وهذا الصراع ليس أمراً لا مفر منه، ولكنه يتطلب تصميماً متعمداً للسياسات العامة لتجنبه، إذ أن الهيكل الهرمي للنفايات في الاتحاد الأوروبي يضع الوقاية وإعادة الاستخدام وإعادة التدوير فوق استعادة الطاقة، كما أن خطة العمل المتعلقة بالاقتصاد الدائري قد وضعت أهدافاً ملزمة لإعادة التدوير يجب على الدول الأعضاء أن تلبيها، ومن المفترض أن تكون القدرة على إعادة تدوير النفايات مكملة لهذه الأهداف العليا، وليس منافسة لها، ومن الناحية العملية، أن تحقيق المواءمة يتوقف على وجود إدارة قوية، وأدوات اقتصادية، مثل الضرائب على إعادة التدوير النفايات.

المعارض المجتمعية والرخص الاجتماعية

وحتى مع وجود ضوابط متقدمة للانبعاثات، فإن المشاريع الجديدة من النفايات إلى الطاقة كثيرا ما تواجه معارضة محلية قوية، وكثيرا ما يخشى المقيمون حدوث آثار صحية محتملة، وانخفاض قيمة الممتلكات، وزيادة حركة النقل بالشاحنات، ويمكن أن يؤدي تأثير " ليس في فناء بلدي " إلى تأخير أو إزالة مشاريع، وأحيانا بعد سنوات من التخطيط والاستثمار، ويجب على المطورين استثمار وقت وموارد كبيرة في المشاركة المجتمعية، وشفافية الاتصالات، وآليات تقاسم المنافع لبناء الثقة الاجتماعية.

رأس المال الاقتصادي والتنظيمي

السياسات ومعايير الانبعاثات

وقد تُشكل القدرة الاقتصادية على تنفيذ مشاريع من أجل الطاقة أساساً من خلال السياسة الحكومية، وفي الاتحاد الأوروبي، يُنشئ التوجيه المتعلق بالانبعاثات الصناعية بعض أدق الحدود في مجال انبعاثات محطات حرق النفايات، مما يتطلب رصداً مستمراً والتحقق من الامتثال الدوري، وتُقدم أفضل الوثائق المرجعية التقنية المتاحة إرشادات مفصلة بشأن تكنولوجيات التحكم في الانبعاثات والممارسات التشغيلية، مما يؤدي إلى تحسن مستمر في جميع القطاعات.

وفي الولايات المتحدة، تختلف المشهد التنظيمي، ولكن ذات نفوذ مماثل، إذ يتطلب قانون الهواء النظيف أجهزة كبيرة لجمع النفايات البلدية للوفاء بمعايير الحد الأقصى للانبعاثات من تكنولوجيا التحكم القابلة للتحقيق، التي دفعت العديد من النباتات القديمة إلى إغلاق مناطقها بدلا من الاستثمار في عمليات التحسين المكلّفة، ولم تُبنى أي محطات جديدة لتجارب النفايات في الولايات المتحدة منذ التسعينات، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى مزيج من المعارضة العامة، وانخفاض أسعار الكهرباء، وعدم التيقن بشأن إمدادات النفايات.

Economic Viability and Energy Market Dynamics

ويتوقف نموذج الأعمال التجارية الخاصة بالنفايات إلى الطاقة على مسارين رئيسيين من الإيرادات: رسوم البوابات التي تُفرض لقبول النفايات والمدفوعات من أجل الكهرباء والحرارة المنتجة، وفي كثير من الأسواق الأوروبية، تكون رسوم البوابات مصدر إيرادات مهيمن، مما يعكس ارتفاع تكلفة التخلص من مدافن القمامة والطلب على القدرة على العلاج البديل، وعندما تكون الضرائب على مدافن القمامة مرتفعة، كما هي في المملكة المتحدة والنرويج وهولندا، فإن رسوم البوابات من أجل مبيعاتها تبلغ 100

كما أن جانب إمدادات النفايات يعرض مخاطر، إذ يمكن أن تؤدي الانكماش الاقتصادي إلى الحد من توليد النفايات، حيث أن التصنيع يبطئ ويتناقص الإنفاق الاستهلاكي، ويمكن أن تؤدي التغييرات في أنظمة التغليف أو خطط الودائع أو سياسات إعادة التدوير إلى تحويل المواد من مسار النفايات، مما يجعل مشغلي المنشآت يرتدون إلى قدر كاف من الإنتاج، وقد تلجأ بعض المرافق إلى استيراد النفايات من مناطق أخرى أو حتى بلدان أخرى للحفاظ على العمليات، وهي ممارسة تثير تساؤلات بشأن الأساس المنطقي البيئي لنقل النفايات.

المنظورات العالمية وأمثلة الحالات

وقد تتفاوت دور الحرق في إدارة النفايات تباينا كبيرا في جميع أنحاء العالم، مما يعكس الاختلافات في الجغرافيا والسياسات والهياكل الأساسية والقبول العام، حيث أن أوروبا هي أكثر الأسواق نضجا، حيث أن أكثر من 500 محطة من محطات توليد الطاقة الكهربائية تعمل في جميع أنحاء القارة، وأن الدانمرك والسويد من بين أكثر المستعملين كثافة، حيث تحرقان نحو 50 في المائة من نفايات البلديات، بينما تحافظان أيضا على معدلات عالية لإعادة التدوير، وفي هذه البلدان، تتكامل شبكة الكهرباء المعتمدة على المناطق، بشكل كامل، مما يوفر سوقا موثوقا.

إن الصين شرعت في توسيع طموح لقدرتها على استخدام الطاقة الكهربائية، وبناء عشرات من النباتات الجديدة كل عام كجزء من جهودها الرامية إلى الحد من الاعتماد على مدافن القمامة ومعالجة مشاكل تلوث الهواء الحاد، وتولد المدن الصينية كميات هائلة من النفايات، وتعطي الحكومة الأولوية للترميد باعتباره تكنولوجيا رئيسية لتحقيق معدلات عالية من العلاج، غير أن الشواغل المتعلقة بالامتثال للانبعاثات لا تزال قائمة، حيث تُظهر بعض النباتات التي تعمل دون مستويات التصميم بسبب الضغوط على التكلفة وضعف الإنفاذ.

فالاقتصادات الناشئة مثل الهند وأجزاء من جنوب شرق آسيا تستكشف الآن WtE كبديل للإغراق المفتوح والحرق غير الخاضع للمراقبة، وقد واجهت أول محطة حديثة في الهند لتوليد النفايات إلى الطاقة في دلهي، أُنشئت في عام 2017، تحديات تشغيلية وخلافات في الانبعاثات، مما يبرز أهمية الرقابة التنظيمية القوية ونقل التكنولوجيا، ومع ذلك، فإن احتمال أن تعالج المنظمة كل من إدارة النفايات وتوليد الطاقة في المناطق السريعة التحضر، أمر هام.

الاتجاهات والابتكارات في المستقبل

ولا يزال قطاع النفايات إلى الطاقة قائماً، إذ أن العديد من التكنولوجيات الناشئة والتحسينات في العمليات تهدف إلى معالجة القيود التي يفرضها الحرق التقليدي مع تعزيز أدائه البيئي والاقتصادي، وإن كان التغويز والتحلل الحراري يعملان في ظل ظروف متطورة للأكسجين لإنتاج غاز قابل للاحتراق يمكن تنظيفه قبل الاحتراق أو استخدامه كملوثات كيميائية، بيد أن هذه العمليات تنطوي على إمكانية تجنب تكوين ملوثات متباينة.

Waste-to-Hydrogen: A New Frontier

أما التطورات الأخيرة في مجال النفايات إلى الطاقة فتستكشف إنتاج الهيدروجين من النفايات غير القابلة للتدوير، ومن خلال التغويز وما يعقب ذلك من تنظيف وإصلاح الغازات، يمكن إنتاج غاز إثراء الهيدروجين يمكن استخدامه في خلايا الوقود، أو العمليات الصناعية، أو الحقن في أنابيب الغاز الطبيعي، وهناك عدة محطات بيانية في اليابان والمملكة المتحدة والولايات المتحدة تقوم باختبار هذا المفهوم.

وربما يكون احتجاز وتخزين الكربون هو أكثر الابتكارات الممكنة تحولاً في قطاع الطاقة المتجددة، لأن جزءاً كبيراً من ثاني أكسيد الكربون المنبعث من حرق النفايات هو إنتاج بيولوجي، واستخلاص وتخزينه، يمكن أن يؤدي إلى صافٍ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي مع توليد الطاقة، كما أن هناك مشاريع إيضاحية عديدة جارية، تدمج فيها تكنولوجيات الرش أو التقاطر ذات الأسعار الحالية.

كما أن التقويم هو مجال آخر من مجالات التنمية النشطة، إذ أن أجهزة الاستشعار المتقدمة وتحليل البيانات تتيح للمشغلين رصد ظروف الاحتراق في الوقت الحقيقي، وتحقيق الحد الأمثل من حقن الهواء وتغذية الوقود، والتنبؤ باحتياجات الصيانة قبل حدوث الفشل، ويمكن أن تحدد نماذج التكوين في المدن، وتعديل بارامترات التشغيل للحفاظ على الحرق المستقر، وتقليل الانبعاثات إلى أدنى حد.

الاستنتاج: دور انتقالي في عالم يُقلّد من الكربون

ويحتل الترميد مع استعادة الطاقة مكانة متنازع عليها ولكنها قيمة في الانتقال إلى اقتصاد دائري ونظام للطاقة ملغومة، حيث إن قوته واضحة: فهو يقلل بشكل كبير من حجم النفايات التي تتطلب التخلص منها، ويزيل انبعاثات الميثان من عملية تصفية الأراضي، وينتج طاقة أساسية موثوقة وكثافة حرارة يمكن أن تزيل استهلاك الوقود الأحفوري، كما أن ضعفه حقيقي أيضاً: فهو ينتج انبعاثات سامة ويخلق ظروفاً مشردة.

ويتطلب المسار المسؤول إلى الأمام أن تكون الشبكة العالمية لتصنيف المواد الكيميائية مكملة للأولويات المتعلقة بالترتيب الهرمي للنفايات، وإعادة استخدامها وإعادة تدويرها، وأن يكفل مقررو السياسات أن تكون القدرة على الحرق مناسبة وأن تكون معايير الانبعاثات مطبقة بشكل صارم وأن تكون الأدوات الاقتصادية مثل الضرائب على النفايات وأسعار الكربون متوائمة مع النتائج المرجوة.

For further exploration of the topics covered in this article, the European Environment Agency’s analysis of waste management alternatives) provides a policy-oriented perspective. The E-FT guidance Agency’s guidance on energy recovery from municipal solid waste offers a detailed technical overview.