发布日期：2024 年 6 月 19 日
撰稿人：Alice Gomstyn、Alexandra Jonker
废物转化为能源 (WtE) 是指利用热量将废物转化为能源的废物处理技术，最常见的是焚烧。废物转化为能源被视为与垃圾填埋和回收并列的受控废物管理方法。
焚烧城市固体废物 (MSW) 来发电是最常见的废物转化为能源实现方式。全球约有 13% 的城市废物作为废物转化为能源设施的原料。1 MSW 包括来自住宅、商业和机构的食物垃圾、产品包装、衣物、家具和草坪修剪等固体废物。
废物转化为能源是解决全球日益严重的废物问题的众多解决方案之一，因为它可以减少送往垃圾填埋场的垃圾量。与其他废物管理方法相比，它还可以减少温室气体 (GHG) 排放。
废物转化为能源是化石燃料能源生产的替代品，但它不是可再生能源来源，因为它不是风能或太阳能等自然或无限资源。废物转化为能源也不是一种完全清洁的能源来源，因为垃圾焚烧和废物转化为能源输送过程会产生碳排放和其他空气传播颗粒物。
大多数大型废物转化为能源设施均使用受控焚烧方法，从废物中产生能源。该过程通常遵循以下步骤：
- 将废物运往废物转化为能源工厂，并去除可回收材料。
- 起重机将废物混合并运送至燃烧室。
- 废物在 850°C (1,562°F) 和 1,450°C (2,642°F) 之间的高温下燃烧。2
- 产生的热量将水（通常在燃烧室内的垂直管道中）转化为蒸汽。
- 蒸汽压力带动发电机上的叶片旋转，从而产生电能。
不同类型的废物燃烧时具有不同的热值或能量含量。塑料等热值较高的废物产生的热量较多，产生的能量也最多。土壤等有机废物的热值较低。
焚烧即在高温下直接燃烧废物，是最常见的废物转化为能源技术，也是最具商业可行性的技术。但是，还有其他利用废物的能量回收方法，例如：
除了堆肥之外，厌氧消化是一种受控的无氧过程，利用微生物促进有机固体废物的分解。虽然厌氧消化可以自然发生，但它也用于住宅或工业环境中，以产生一种称为沼气的燃料。沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，被视为一种可再生能源。
作为一种热化学处理，高温分解将有机废物暴露在没有氧气的高温下。在这个过程中，材料开始分解和解体。副产品通常包括富碳焦（生物焦）和可燃气体。之后，其中一些气体可以凝结成可燃液体，称为生物油或生物原油。
垃圾填埋场中有机物质的分解会产生一种天然副产品，称为垃圾填埋气。垃圾填埋气由甲烷、二氧化碳和一小部分非甲烷化合物组成。它可以进行收集、处理并用作工业用途、车辆等的燃料。垃圾填埋气回收是减少垃圾填埋场甲烷排放的一种方法。
气化也是一种热化学处理，它利用高温和一定量的氧气、蒸汽或两者兼而有之，将有机废物（生物质）转化为可燃气体。因此会产生一种可燃天然气，称为合成气或生产气，用于制造氨和甲醇。它还可以取代汽油作为生物燃料的替代品。
焚烧城市固体废物的废物转化为能源发电厂产生两种灰烬：飞灰和底灰。
飞灰（或空气污染控制残留物 (APC)）由从废物转化为能源工厂烟气中去除的有害细颗粒物（焚烧产生的烟雾）组成。飞灰通常经过处理，以减少对环境的负面影响，主要是对附近生态系统的空气和水污染。虽然人们在努力回收和再利用飞灰，但通常会将飞灰送往危险废物填埋场。
底灰（或焚烧炉底灰 (IBA)）是除飞灰外所有剩余的灰烬。它主要由二氧化硅、钙、氧化铁和氧化铝组成。大型磁铁可以吸走其中一些材料，以便回收和再利用。例如，建筑公司可能会使用底灰来制造混凝土或散装填料。将其余的送到垃圾填埋场。
废物转化为能源发电厂产生的灰烬量远远小于进入发电厂的废物量。其含量为废物燃烧前重量的 15%-25% 和体积的 5%-15%。3
废物转化为能源系统受到环保活动家的严格审查，因为他们既不鼓励废物产生，也不鼓励循环利用。废物转化为能源经常在循环和线性资源使用之间徘徊。虽然可以提取并回收或再利用金属，但直接回收材料对环境更友好，也更节能，尤其是塑料和纸张，因为这些材料在焚烧后无法提取。
废物转化为能源还需要大规模废物处理和固体废物管理系统，才能按照商业规模运作。这些要求在很大程度上使得这一解决方案对于全球约 27 亿仍未享受垃圾收集服务的人们来说遥不可及。1
废物转化为能源发电厂常见于人口稠密、土地有限的国家或地区，例如日本和丹麦、瑞典、德国和法国等欧洲国家。在西欧，废物转化为能源是城市固体废物管理的主要方法，处理量约 4000 万吨。由于欧盟和英国于 2023 年达成协议，将废物转化为能源纳入排放交易计划，废物转化为能源将在该地区进一步扩大。1 废物转化为能源在美国的增长速度较慢，那里充足的土地和较低的成本使垃圾填埋成为更具吸引力的选择。
在中东，迪拜拥有世界上最大的废物转化为能源设施。该发电厂由 Warsan Waste Management Company 运营，每年将处理 190 万公吨垃圾，约占迪拜垃圾总量的 45%。该项目每天将产生 200 兆瓦电力，足以为 135,000 户家庭供电。5
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气候变化是指全球变暖，即自 19 世纪末以来有记录的地球表面温度上升。
堆肥是将有机材料回收利用，使其成为分解物质（称为堆肥）的过程。
循环经济是一种经济模式，旨在通过再利用和资源效率消除浪费并促进可持续发展。
温室气体排放是释放到大气中的某些气体，会产生“温室效应”。
可再生能源是由自然资源产生的能源，其补充速度快于使用速度。
风能是利用风的动能来发电的可再生能源。
脚注
1 “Global Waste Management Outlook 2024”，联合国环境规划署 (UNEP)，2024 年 2 月 28 日。
2 “Waste Incineration and Informal Livelihoods: A Technical Guide on Waste-to-Energy Initiatives”，Jeroen IJgosse，《Women in Informal Employment: Globalizing and Organizing (WIEGO)》，2019 年 8 月。
3 “Energy Recovery from the Combustion of Municipal Solid Waste (MSW)”，美国环境保护署 (EPA)，2024 年 1 月 30 日。
4 “Biomass explained”，美国能源信息署 (EIA)，2023 年 12 月 21 日。
5 “DWMC Company Profile”，Warsan Waste Management Company，2023 年 5 月。