به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، در جهانی که سالانه بیش از ۱۱ میلیارد تن زباله جامد تولید می‌شود، مدیریت پسماند به یکی از چالش‌های حیاتی زیست‌محیطی و شهری تبدیل شده است. طبق داده‌های سازمان ملل، ۲.۱ میلیارد تن از این زباله‌ها مربوط به پسماندهای شهری است که توسط خانوارها و کسب‌وکارها تولید می‌شود. با پیش‌بینی افزایش این رقم به ۳.۸ میلیارد تن تا سال ۲۰۵۰، شهرها ناگزیرند به دنبال راهکارهایی نوآورانه برای مقابله با بحران زباله باشند.
یکی از راه‌حل‌های مؤثر که در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته، تبدیل زباله به انرژی (WTE) است که نه‌تنها حجم زباله‌های دفن‌شده را کاهش می‌دهد، بلکه برق و گرمایش مورد نیاز شهرها را نیز تأمین می‌کند. در مراکز تبدیل زباله به انرژی، زباله‌های شهری و صنعتی ابتدا تفکیک و سپس سوزانده می‌شوند. گرمای حاصل از احتراق برای تولید بخار استفاده می‌شود که توربین‌ها را به حرکت درمی‌آورد و در نهایت برق و گرمایش تولید می‌شود. برخلاف سوزاندن سنتی زباله، این فرایند با فناوری‌های پیشرفته‌تر انجام می‌شود و میزان آلاینده‌های حاصل از آن به‌مراتب کمتر است.
ایده تبدیل زباله به انرژی نخستین‌بار در دهه‌های پایانی قرن بیستم مطرح شد، زمانی که کشورهای صنعتی با بحران فزاینده دفن زباله و آلودگی‌های ناشی از آن روبه‌رو بودند. در ابتدا، این روش بیشتر به‌عنوان جایگزینی برای دفن زباله در نظر گرفته می‌شد، اما با پیشرفت فناوری‌های احتراق کنترل‌شده، گازی‌سازی و جذب کربن، به یکی از راهکارهای مؤثر در تولید انرژی پاک و کاهش آلاینده‌ها تبدیل شد. کشورهای اروپایی همچون سوئد و آلمان از پیشگامان این مسیر بودند و به‌تدریج، سایر کشورها نیز با الگوبرداری از این مدل، زیرساخت‌های WTE خود را توسعه دادند.
ادغام فناوری‌های هوش مصنوعی و اینترنت اشیا در مراکز تبدیل زباله به انرژی، بهره‌وری این سیستم‌ها را به‌طور چشمگیری افزایش داده است. این فناوری‌ها با بهینه‌سازی فرایند تفکیک، احتراق و مدیریت انرژی، نه‌تنها هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهند، بلکه به رشد اقتصاد چرخشی نیز کمک می‌کنند و با تبدیل زباله به منبع، چرخه مصرف به‌صورت پایدار ادامه پیدا می‌کند. در ادامه، عملکرد و دستاوردهای کشورهای پیشگام در زمینه تبدیل زباله به انرژی بررسی می‌شود.
سوئد؛ پیشگام جهانی در اقتصاد چرخشی و انرژی پاک
سوئد سال‌هاست که به‌عنوان یکی از موفق‌ترین کشورها در مدیریت پسماند و تبدیل آن به انرژی شناخته می‌شود. تنها ۱ درصد از زباله‌های تولیدشده در این کشور به محل دفن منتقل می‌شود که در مقایسه با میانگین جهانی، دستاوردی بی‌نظیر محسوب می‌شود. این موفقیت حاصل سیاست‌گذاری‌های بلندمدت، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های مدرن و فرهنگ‌سازی عمومی در زمینه تفکیک و بازیافت زباله است.
در حال حاضر، ۳۴ مرکز فعال تبدیل زباله به انرژی در سراسر سوئد فعالیت می‌کنند. این مراکز نه‌تنها زباله‌های داخلی را پردازش می‌کنند، بلکه سالانه حدود ۸۰۰ هزار تن زباله را که از کشورهای دیگر همچون بریتانیا، نروژ، ایتالیا و ایرلند وارد می‌شود، به انرژی تبدیل می‌کنند. این سیستم می‌تواند گرمایش مورد نیاز ۱.۵ میلیون خانه و برق حدود ۷۸۰ هزار واحد مسکونی را تأمین کند.
سوئد از فناوری‌های پیشرفته تفکیک زباله، احتراق کنترل‌شده و فیلترهای جذب آلاینده‌ها استفاده می‌کند. در مرحله نخست، زباله‌های شهری در مراکز پردازش به‌دقت تفکیک می‌شوند تا مواد قابل بازیافت، مواد آلی و زباله‌های قابل احتراق از یکدیگر جدا شوند. این تفکیک به افزایش بهره‌وری انرژی در مرحله بعد کمک می‌کند و میزان زباله‌های ورودی به مراکز WTE را بهینه می‌سازد. پس از تفکیک، زباله‌های قابل احتراق وارد کوره‌های مخصوصی می‌شوند که با فناوری احتراق کنترل‌شده کار می‌کنند. این فناوری با تنظیم دقیق دما، اکسیژن و زمان احتراق، از تولید آلاینده‌های خطرناک همچون دی‌اکسین‌ها و فلزات سنگین جلوگیری می‌کند.
در مرحله نهایی، گازهای حاصل از احتراق از فیلترهای چندمرحله‌ای از جمله فیلترهای الکترواستاتیک، فیلترهای پارچه‌ای و سیستم‌های جذب شیمیایی عبور داده می‌شوند تا ذرات معلق، گازهای اسیدی و ترکیبات سمی به‌طور کامل حذف شوند. این فرایند موجب می‌شود که انرژی تولیدشده از زباله، به‌مراتب پاک‌تر و ایمن‌تر از روش‌های سنتی سوزاندن باشد.
یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد سیستم تبدیل زباله به انرژی در سوئد، اتصال مستقیم آن به شبکه‌های گرمایش شهری است. در این سیستم، بخار حاصل از احتراق زباله به‌جای هدر رفتن، به لوله‌های انتقال حرارت وارد می‌شود و ساختمان‌های مسکونی، مدارس، بیمارستان‌ها و مراکز اداری را گرم می‌کند. این شبکه‌ها در بسیاری از شهرهای سوئد همچون استکهلم، گوتنبرگ و مالمو به‌طور گسترده فعال هستند و بخش قابل‌توجهی از نیاز گرمایشی شهروندان را از طریق انرژی حاصل از زباله تأمین می‌کنند.
افزون بر گرمایش، بخشی از بخار نیز برای چرخاندن توربین‌ها و تولید برق استفاده می‌شود که وارد شبکه برق شهری می‌شود. این مدل، نمونه‌ای از بهره‌برداری کامل از انرژی نهفته در زباله‌هاست که از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه و از نظر زیست‌محیطی پایدار است.
در پروژه‌های جدید ساخت‌وساز سوئد، سیستم جمع‌آوری زباله به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که زباله‌ها به‌طور مستقیم از ساختمان‌ها به مراکز WTE منتقل شوند. این انتقال از طریق کانال‌های زیرزمینی، ایستگاه‌های فشرده‌سازی یا سامانه‌های حمل‌ونقل خودکار انجام می‌شود و نیاز به جمع‌آوری سنتی با کامیون را کاهش می‌دهد. ادغام این سیستم در زیرساخت شهری نه‌تنها موجب کاهش ترافیک و آلودگی صوتی در مناطق مسکونی می‌شود، بلکه فرایند تبدیل زباله به انرژی را سریع‌تر، کارآمدتر و کم‌هزینه‌تر می‌سازد. چنین رویکردی نشان می‌دهد که فناوری تبدیل زباله به انرژی در سوئد فقط یک راه‌حل زیست‌محیطی نیست، بلکه بخشی از طراحی شهری، برنامه‌ریزی مسکن و سیاست‌گذاری اجتماعی کشور شده است.
چین؛ توسعه سریع زیرساخت‌ها در پاسخ به بحران زباله
چین با تولید سالانه میلیاردها تن زباله شهری، یکی از کشورهایی است که به‌شدت نیازمند راهکارهای نوین در مدیریت پسماند است. از سال ۲۰۱۳ تاکنون، این کشور موفق شده است ۱۶۶ مرکز تبدیل زباله به انرژی احداث کند که حدود ۱۰ درصد از کل زباله‌های شهری را به انرژی تبدیل می‌کنند که معادل ۱۱ میلیون تن در سال است.
شهر شنژن یکی از قطب‌های فناوری و نوآوری در جنوب چین است که به‌عنوان نمونه‌ای برجسته در زمینه تبدیل زباله به انرژی شناخته می‌شود. این شهر با جمعیتی بالغ بر ۱۷ میلیون نفر، روزانه حدود ۵۰۰۰ تن زباله شهری تولید می‌کند که در گذشته چالش‌های جدی زیست‌محیطی از جمله اشباع محل‌های دفن، آلودگی خاک و انتشار گازهای گلخانه‌ای ایجاد کرده بود. شنژن طی دهه اخیر با سرمایه‌گذاری گسترده در زیرساخت‌های پایدار و بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، توانسته است بخش قابل‌توجهی از این زباله‌ها را به انرژی قابل استفاده تبدیل کند و میزان دفن زباله را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.
مرکز تبدیل زباله به انرژی شنژن که از بزرگ‌ترین تأسیسات WTE در آسیا محسوب می‌شود، با هدف پردازش زباله‌های شهری و تولید برق طراحی شده است. در این مرکز، زباله‌ها ابتدا از طریق سامانه‌های مکانیزه و خودکار تفکیک می‌شوند تا مواد قابل بازیافت از جریان احتراق جدا شوند. این مرحله که با الگوریتم‌های هوش مصنوعی پشتیبانی می‌شود، دقت بالایی در شناسایی و جداسازی انواع زباله دارد و از ورود مواد خطرناک یا غیرقابل احتراق به کوره‌ها جلوگیری می‌کند.
یکی از ویژگی‌های برجسته این مرکز، استفاده گسترده از فناوری‌های هوشمند همچون اینترنت اشیا و هوش مصنوعی در تمام مراحل پردازش است. حسگرهای متصل به شبکه، داده‌های لحظه‌ای از دمای کوره‌ها، میزان آلاینده‌ها، مصرف انرژی و بازدهی احتراق را ثبت و تحلیل می‌کنند. این داده‌ها به سامانه‌های مرکزی منتقل می‌شوند که با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، فرایند احتراق را بهینه‌سازی می‌کنند، مصرف سوخت را کاهش می‌دهند و عملکرد کلی سیستم را ارتقا می‌بخشند. سیستم‌های هوشمند در مدیریت انرژی تولیدشده نیز نقش دارند به‌گونه‌ای که برق حاصل از احتراق زباله به‌صورت خودکار وارد شبکه برق شهری می‌شود و بخار تولیدشده برای گرمایش یا استفاده صنعتی ذخیره‌سازی می‌شود.
دبی؛ الگویی نوین در خاورمیانه برای تبدیل زباله به برق
دبی با احداث یکی از بزرگ‌ترین مراکز تبدیل زباله به انرژی در منطقه، توانسته است گام بلندی در مدیریت پسماند شهری بردارد. این مرکز سالانه حدود ۲ میلیون تن زباله را پردازش و برق مورد نیاز ۱۳۵ هزار خانه را تأمین می‌کند. روزانه حدود ۵۵۰۰ تن زباله به این مرکز وارد می‌شود که تنها ۲۰۰ تن آن غیرقابل استفاده است. این رقم نشان‌دهنده بهره‌وری بالای سیستم تفکیک و بازیافت در این مجموعه است.
پروژه تبدیل زباله به انرژی در دبی، بخشی از چشم‌انداز کلان دبی برای تبدیل‌شدن به شهری پایدار، هوشمند و مقاوم در برابر تغییرات اقلیمی است. این مرکز که در منطقه الورسان واقع شده است، یکی از بزرگ‌ترین تأسیسات تبدیل زباله به انرژی در خاورمیانه به‌شمار می‌آید و ظرفیت پردازش روزانه بیش از ۵۵۰۰ تن زباله را دارد. طراحی آن به‌گونه‌ای انجام شده است که با تولید برق برای بیش از ۱۳۵ هزار واحد مسکونی، نقش مؤثری در تأمین انرژی شهری ایفا کند.
در این مرکز، تفکیک زباله با استفاده از سامانه‌های مکانیزه و هوش مصنوعی انجام می‌شود تا مواد قابل بازیافت از جریان احتراق جدا شوند. در مرحله احتراق از کوره‌های پیشرفته با کنترل دقیق دما و اکسیژن استفاده می‌شود که میزان تولید گازهای سمی را به حداقل می‌رساند. گازهای خروجی نیز از فیلترهای چندلایه عبور داده می‌شوند تا ذرات معلق، دی‌اکسین‌ها و ترکیبات اسیدی جذب شوند؛ این فرایند از نظر فنی با استانداردهای اروپایی هم‌تراز است.
یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این مرکز، بهره‌برداری از حرارت تولیدشده در فرایند احتراق برای تولید برق و گرمایش است. برخلاف سوئد که انرژی حاصل از زباله را به شبکه‌های گرمایش شهری تزریق می‌کند، در دبی این انرژی به‌طور عمده به تولید برق اختصاص دارد و وارد شبکه برق شهری می‌شود. با توجه به اقلیم گرم و خشک منطقه، گرمایش شهری اولویت ندارد، اما برق تولیدشده می‌تواند در تأمین انرژی سیستم‌های سرمایشی، روشنایی و زیرساخت‌های شهری نقش کلیدی داشته باشد.
این مرکز به‌گونه‌ای طراحی شده است که با کمترین اثرات زیست‌محیطی، بیشترین بهره‌وری را داشته باشد. استفاده از مصالح پایدار، طراحی عایق‌دار برای کاهش اتلاف انرژی و سیستم‌های پایش لحظه‌ای انتشار گازها از جمله تدابیری هستند که در ساخت آن لحاظ شده‌اند. دبی با این پروژه، نه‌تنها به الگویی منطقه‌ای در مدیریت پسماند تبدیل شده، بلکه نشان داده است که فناوری تبدیل زباله به انرژی می‌تواند در اقلیم‌های متفاوت با موفقیت اجرا شود، مشروط به آن‌که با نیازهای محلی و زیرساخت‌های شهری هماهنگ باشد.
چالش‌ها و چشم‌انداز آینده تبدیل زباله به انرژی
با وجود دستاوردهای چشمگیر در زمینه تبدیل زباله به انرژی، این فناوری همچنان با چالش‌هایی جدی روبه‌روست که آینده آن را به میزان توانایی کشورها در پاسخ‌گویی به این مسائل وابسته می‌سازد. یکی از مهم‌ترین دغدغه‌ها، تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرایند احتراق زباله است. اگرچه فناوری‌های نوین توانسته‌اند میزان آلاینده‌ها را نسبت به روش‌های سنتی کاهش دهند، اما همچنان بخشی از دی‌اکسید کربن و ترکیبات سمی وارد جو می‌شود که در بلندمدت می‌تواند بر سلامت انسان و اکوسیستم‌ها اثرگذار باشد.
از سوی دیگر، برخی منتقدان معتقدند که تمرکز بیش از حد بر تبدیل زباله به انرژی ممکن است انگیزه عمومی برای بازیافت و استفاده مجدد را کاهش دهد. زمانی که زباله به منبع انرژی تبدیل می‌شود، ممکن است ارزش آن به‌عنوان ماده قابل بازیافت نادیده گرفته شود و چرخه اقتصاد چرخشی دچار اختلال شود. این نگرانی به‌ویژه در کشورهایی مطرح است که هنوز فرهنگ تفکیک زباله در سطح جامعه نهادینه نشده است.
اجرای پروژه‌های تبدیل زباله نیازمند سرمایه‌گذاری‌های سنگین در زیرساخت‌های فنی، تجهیزات پیشرفته و آموزش نیروی انسانی متخصص است. بسیاری از کشورها به‌ویژه کشورهای در حال توسعه، با محدودیت‌های مالی و فنی روبه‌رو هستند که مانع از گسترش این فناوری در مقیاس ملی می‌شود. در کنار این مسائل، مشارکت شهروندان در تفکیک زباله و همکاری با سیستم‌های جمع‌آوری هوشمند، نقش تعیین‌کننده‌ای در موفقیت این مدل دارد. بدون آگاهی عمومی و آموزش گسترده، حتی پیشرفته‌ترین فناوری‌ها نیز نمی‌توانند به بهره‌وری مطلوب برسند.
با این حال، توسعه فناوری‌های جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCUS) به‌ویژه در کشورهایی همچون نروژ، نویدبخش کاهش چشمگیر اثرات منفی زیست‌محیطی این سیستم‌هاست. در شهر اسلو، یکی از نخستین سامانه‌های جذب کربن در مقیاس بزرگ در حال آزمایش است که طبق برآوردها می‌تواند تا ۹۰ درصد از دی‌اکسید کربن حاصل از احتراق زباله را جذب و ذخیره کند. اگر این فناوری به‌طور گسترده‌تری در مراکز تبدیل زباله به انرژی جهان به‌کار گرفته شود، می‌توان انتظار داشت که این راهکار نه‌تنها راه‌حلی برای بحران پسماند، بلکه بخشی از مسیر جهانی به‌سوی انرژی پاک و پایدار باشد.
