Obdelava odpadnih plinov za uplinjanje plazemskega loka

Uplinjanje plazemskega loka (PAG), tehnologija obdelave odpadkov, ki uporablja kombinacijo električne energije in visokih temperatur za pretvorbo komunalnih odpadkov (smeti ali smeti) v uporabne stranske proizvode brez izgorevanja (izgorevanja). Čeprav tehnologijo včasih zamenjujejo s sežiganjem ali sežigom smeti, plinsko uplinjanje odpadkov ne sežiga, kot to počnejo sežigalnice. Namesto tega organske odpadke pretvori v plin, ki še vedno vsebuje vso kemijsko in toplotno energijo, anorganske odpadke pa pretvori v inertno steklo, imenovano žlindra. Postopek lahko zmanjša količino odpadkov, ki se pošljejo na odlagališča in proizvedejo električno energijo.

Proces

V postopku PAG električni ločni uplinjač skozi dve elektrodi prenaša zelo visok napetostni električni tok, ki ustvarja lok med njima. Inertni plin, ki je pod visokim pritiskom, nato skozi električni lok preide v zapečateno posodo (imenovano plazemski pretvornik) odpadnih snovi. Temperature v ločnem stolpcu lahko dosežejo več kot 14.000 ° C (25.000 ° F), kar je bolj vroče od površine Sonca. Izpostavljeni takim temperaturam se večina odpadkov pretvori v plin, sestavljen iz osnovnih elementov, medtem ko se kompleksne molekule razdelijo na posamezne atome.

Stranski produkti uplinjanja plazemskega loka so sestavljeni iz:

Syngas, ki je mešanica vodika in ogljikovega monoksida. Odpadni materiali, vključno s plastiko, vsebujejo velike količine vodika in ogljikovega monoksida, stopnja pretvorbe teh snovi v sintezo pa lahko presega 99 odstotkov. Preden lahko sintezo uporabimo za napajanje, jo moramo očistiti od škodljivih materialov, kot je vodikov klorid. Ko se očistijo, se lahko singeti gorijo kot zemeljski plin, del pa bo napajal napravo za uplinjanje plazemskega loka, preostanek pa prodajo komunalnim podjetjem, ki jih uporabljajo predvsem za proizvodnjo električne energije.
Žlindro, ki je trden ostanek, podoben obsidanu, je mogoče očistiti onesnaževalcev, vključno s težkimi kovinami, kot sta živo srebro in kadmij, ter predelati v opeko in sintetični prod.
Preostala toplota, ki izhaja iz procesa in se lahko uporablja za proizvodnjo pare za proizvodnjo električne energije.

Sestava toka odpadkov lahko vpliva na učinkovitost postopka uplinjanja. Smeti, ki vsebujejo veliko anorganskih materialov, kot so kovine in gradbeni odpadki, bodo prinesli manj sinteze, kar je najdragocenejši stranski proizvod, in več žlindre. Zaradi tega bo morda v nekaterih nastavitvah primerno nadomestiti tok odpadkov. Če lahko odpadke drobimo pred vstopom v komoro za uplinjanje, se učinkovitost PAG izboljša.

Ekonomski stroški in koristi

Zdi se, da PAG ponuja velik potencial za zmanjšanje odpadkov na odlagališčih in pretvorbo smeti v koristne izdelke. Vendar so njegovi stroški in negotovi vplivi na okolje zapletli prizadevanja za izgradnjo zmogljivosti PAG. Odvoz smeti na odlagališčih ostaja relativno poceni v primerjavi z uporabo PAG za zmanjšanje trdnih odpadkov, ki tam prebivajo. (Študija odlagališč odpadkov v Hamiltonu v Ontariu v Kanadi iz leta 2007 je ugotovila, da so stroški občin za pokop odpadkov znašali 35 dolarjev na tono, v primerjavi s 170 USD na tono za predelavo PAG.)

Majhni objekti delujejo v več državah za odstranjevanje nevarnih snovi, kot sta kemično orožje in pepel. Med najbolj opaznimi poskusnimi napravami sta tovarna na tajvanski nacionalni univerzi Cheng Kung v mestu Tainan, ki dnevno predela 3–5 metričnih ton (3,3–5,5 kratke tone) odpadkov in Utashinai na Japonskem, ki predela 150 metrskih ton (165 kratkih ton) na dan. V ZDA in drugih državah je bilo predlaganih več obsežnih zmogljivosti; vendar razvoj večjih objektov na ravni občine ni napredoval mimo pilotne faze. Tudi če velikih objektov ne zgradijo, zagovorniki trdijo, da je tehnologija lahko še posebej stroškovno učinkovita za ravnanje z medicinskimi in rafinerijskimi odpadki in gradbenimi materiali, saj upravljavcem predpisujejo visoke pristojbine za odstranjevanje in proizvajajo visoko raven toplote, ki jo je mogoče uporabiti za proizvajajo električno energijo.