Khí hóa hồ quang plasma (PAG), công nghệ xử lý chất thải sử dụng kết hợp điện và nhiệt độ cao để biến rác thải đô thị (rác hoặc rác) thành các sản phẩm phụ có thể sử dụng mà không cần đốt (đốt). Mặc dù công nghệ đôi khi bị nhầm lẫn với việc đốt hoặc đốt rác, khí hóa plasma không đốt chất thải như lò đốt. Thay vào đó, nó chuyển đổi chất thải hữu cơ thành một loại khí vẫn chứa tất cả năng lượng hóa học và nhiệt và biến chất thải vô cơ thành một loại thủy tinh trơ được gọi là xỉ. Quá trình này có thể làm giảm khối lượng chất thải gửi đến các bãi chôn lấp và tạo ra điện.
Quá trình
Trong quy trình PAG, một bộ khí hóa hồ quang điện truyền một dòng điện có điện áp rất cao qua hai điện cực, tạo ra một vòng cung giữa chúng. Khí trơ, dưới áp suất cao, sau đó đi qua hồ quang điện vào một hộp kín (gọi là bộ chuyển đổi plasma) của vật liệu thải. Nhiệt độ trong cột hồ quang có thể đạt tới hơn 14.000 ° C (25.000 ° F), nóng hơn bề mặt của Mặt trời. Tiếp xúc với nhiệt độ như vậy, hầu hết chất thải được chuyển thành khí bao gồm các nguyên tố cơ bản, trong khi các phân tử phức tạp bị xé thành các nguyên tử riêng lẻ.
Các sản phẩm phụ của khí hóa hồ quang plasma bao gồm:
-
Syngas, là hỗn hợp của hydro và carbon monoxide. Các chất thải, bao gồm cả nhựa, chứa một lượng lớn hydro và carbon monoxide, và tỷ lệ chuyển đổi của các vật liệu này thành khí tổng hợp có thể vượt quá 99%. Trước khi khí tổng hợp có thể được sử dụng cho năng lượng, nó phải được làm sạch các vật liệu có hại như hydro clorua. Sau khi được làm sạch, khí tổng hợp có thể được đốt như khí tự nhiên, một phần sẽ cung cấp năng lượng cho nhà máy khí hóa hồ quang plasma và phần còn lại được bán cho các công ty tiện ích, chủ yếu sử dụng nó để sản xuất điện.
-
Xỉ, là một dư lượng rắn giống như obsidian, có thể được làm sạch các chất gây ô nhiễm, bao gồm các kim loại nặng như thủy ngân và cadmium, và xử lý thành gạch và sỏi tổng hợp.
-
Nhiệt dư, tỏa ra từ quá trình và có thể được sử dụng để sản xuất hơi cho phát điện.
Thành phần của dòng chất thải có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của quy trình khí hóa. Rác chứa nhiều vật liệu vô cơ, như kim loại và chất thải xây dựng, sẽ mang lại ít khí tổng hợp, đây là sản phẩm phụ có giá trị nhất và nhiều xỉ hơn. Vì lý do đó, nó có thể có giá trị trong một số cài đặt nhất định để sắp xếp trước luồng thải. Nếu chất thải có thể được cắt nhỏ trước khi đi vào buồng khí hóa, hiệu quả của PAG được cải thiện.
Chi phí kinh tế và lợi ích
PAG dường như cung cấp tiềm năng đáng kể để giảm chất thải chôn lấp và chuyển đổi rác thành các sản phẩm hữu ích. Tuy nhiên, chi phí của nó và các tác động môi trường chắc chắn có những nỗ lực phức tạp để xây dựng các cơ sở PAG. Việc chôn lấp rác trong các bãi chôn lấp vẫn còn tương đối rẻ so với việc sử dụng PAG để giảm chất thải rắn tồn tại ở đó. (Một nghiên cứu năm 2007 về các bãi chôn lấp ở Hamilton, Ontario, Canada, lưu ý rằng chi phí cho các đô thị là 35 đô la / tấn cho chôn lấp chất thải, so với 170 đô la mỗi tấn cho xử lý PAG.)
Các cơ sở nhỏ hoạt động ở một số quốc gia để xử lý các vật liệu nguy hiểm như vũ khí hóa học và tro đốt. Trong số các cơ sở thí nghiệm đáng chú ý nhất là các nhà máy tại Đại học Quốc gia Cheng Kung Đài Loan ở thành phố Đài Nam, nơi xử lý 3 tấn5 tấn (3,35,5 tấn ngắn) chất thải mỗi ngày và Utashinai, Nhật Bản, xử lý 150 tấn (165 tấn ngắn) mỗi ngày. Một số cơ sở quy mô lớn đã được đề xuất ở Hoa Kỳ và các quốc gia khác; tuy nhiên, sự phát triển của các cơ sở lớn hơn, cấp thành phố đã không vượt qua giai đoạn thử nghiệm. Ngay cả khi các cơ sở quy mô lớn không được xây dựng, những người ủng hộ nói rằng công nghệ này có thể đặc biệt hiệu quả về chi phí để xử lý chất thải y tế và nhà máy lọc dầu, bởi vì chúng chỉ ra phí xử lý cao cho nhà điều hành và tạo ra mức nhiệt cao có thể được sử dụng để sản xuất điện.
