W krajach wysokorozwiniętych, w tym także i w Unii Europejskiej, zagospodarowanie odpadów komunalnych i przemysłowych stwarza coraz większe problemy. W niektórych państwach ponad 90% śmieci trafia na wysypiska. Zgodnie z dyrektywami unijnymi wielkość ta będzie musiała ulec obniżeniu do 30%. Z kolei w Stanach Zjednoczonych co roku wytwarzane jest ponad 225 mln ton różnych odpadów. Tylko jedna trzecia tej ilości poddawana jest recyklingowi lub przerabianiu w kompostowniach. Pozostałe 150 mln ton śmieci trafia na składowiska bądź do różnego rodzaju spalarni.

Wiele z istniejących spalarni śmieci odznacza się nadmiernym poziomem emisji zanieczyszczeń, a zwłaszcza dioksyn, co budzi poważne sprzeciwy społeczeństwa. Wymusza to wdrażanie coraz bezpieczniejszych sposobów utylizacji rosnących ilości odpadów. Również wprowadzane rozwiązania prawne i ekonomiczne stymulują systematyczny wzrost wykorzystania odpadów komunalnych do produkcji energii za pomocą technologii określanych skrótowo WTE (waste-to-energy), które zdaniem ich użytkowników okazały się zarówno ekonomiczne jak i przyjazne dla środowiska naturalnego. Zastosowane w nich sposoby spalania umożliwiają zmniejszenie masy odpadów o około 90%. Pozostały popiół jest wykorzystywany do budowy dróg lub kierowany na składowisko.
Jedno z ostatnich, dużych przedsięwzięć europejskich w zakresie utylizacji odpadów wspomnianą metodą zrealizowała firma Kvaerner w elektrociepłowni Norrkoping (Szwecja), gdzie oddano do ruchu instalację na bazie kotła fluidalnego. W okresie 20 lat eksploatacji w siłowni tej następowały kilkukrotne zmiany stosowanego paliwa. Przykład tego zakładu ilustruje zmienne tendencje rozwoju i kierunki poszukiwań optymalnych rozwiązań w energetyce skandynawskiej. W latach 80. czynne były dwa kotły rusztowe opalane węglem. Po roku 1990 podwyższenie podatków za spalanie paliw organicznych zadecydowało o zainstalowaniu kotła z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym na biomasę, głównie odpady leśne. Jeden z kotłów rusztowych również przystosowano do spalania tego surowca, zaś drugi przestawiono na spalanie mieszaniny węgla z resztkami opon. Stopniowy wzrost kosztów pozyskania biomasy i rosnące problemy z zagospodarowaniem odpadów komunalnych doprowadziły do budowy kolejnego kotła fluidalnego w tej elektrociepłowni. Nowy kocioł spala rocznie 200.000 ton śmieci pochodzących z pobliskiego miasta Norrkoping liczącego około 100.000 mieszkańców. Projekt kotła jest wzorowany na rozwiązaniu zrealizowanym w elektrowni La Coruna Sogama (Hiszpania). Nowością wprowadzoną w szwedzkiej elektrociepłowni jest instalacja umożliwiająca spalanie szlamu dostarczanego z oczyszczalni ścieków. Zagęszczone ścieki są transportowane przenośnikiem do zbiornika magazynowego o pojemności 200 m sześc., a stąd pompowane do magistrali przykotłowej, w której cyrkulują z dodatkiem piasku, ułatwiającego ich przepływ. Ten sposób zasilania kotłów fluidalnych szlamem został opracowany i sprawdzony w niemieckich spalarniach odpadów. Elektrociepłownia w Norrkoping jako pierwsza w Szwecji przystąpiła do energetycznej utylizacji ścieków komunalnych, których stosowania jako nawozu odmawiają coraz powszechniej krajowi rolnicy. Najnowszy kocioł jest opalany mieszaniną 30-50% odpadów komunalnych, 50-70% odpadów przemysłowych oraz do 20% wspomnianego szlamu. Układ spalania ma budowę wielokomorową, dokładnie uszczelnioną, co zapobiega ucieczce gazów powstających w procesie spalania. Emisja tlenku węgla do atmosfery nie może przekroczyć 60-160 ppmv.
Spalanie różnych odpadów w zmiennych proporcjach wywołuje wahania emisji dwutlenku siarki, tlenków azotu i tlenku węgla. Wzrost emisji SO2 i NOx wskazuje na potrzebę dodania wapna do skrubera, zbyt wysoką temperaturę lub nadmiar powietrza w komorze spalania. Natomiast nadmierna emisja CO świadczy o zbyt niskiej temperaturze spalania lub niedostatecznej ilości powietrza. Do redukcji tlenków azotu zastosowano układ selektywnej niekatalitycznej redukcji. Proces realizowany jest w zewnętrznym układzie oczyszczania spalin Alstom/NID złożonym z miksera, reaktora i filtru workowego. Do miksera podawana jest zawiesina wapienna wraz z popiołami lotnymi z kotła. Zwilżone cząstki wlatują do reaktora, do którego dodawany jest także węgiel aktywowany. Reaktor zapewnia równomierny rozkład cząstek w strumieniu spalin. Następnie spaliny zostają oczyszczone z pyłu w filtrze workowym. Część pyłu zostaje skierowana do zbiornika, lecz większość jest poddawana recyrkulacji przez mikser i reaktor dla umożliwienia skuteczniejszej neutralizacji zanieczyszczeń przez kontakt z wapnem i węglem. Dawkowanie wapna służy do wiązania chloru i siarki, zaś węgiel aktywowany umożliwia wydzielenie dioksyn i metali ciężkich. Osady uzyskiwane na dnie cyklonu zawierają do 5% części palnych oraz znaczne ilości metali i szkła. Osady te można po zmieszaniu z popiołami lotnymi użyć do celów budowlanych lub gromadzić na składowisku. Pomimo wysokiej skuteczności zastosowanych układów eliminacji zanieczyszczeń proces utylizacji odpadów w elektrociepłowni Norrkoping wzbudza protesty organizacji Green Peace. Zdaniem jej przedstawicieli osady paleniskowe i popioły lotne zawierają substancje toksyczne, które przedostają się do atmosfery i gleby. Spalanie plastyków powoduje wydzielanie chloru, który z kolei przyczynia się do powstawania rakotwórczych dioksyn. Twórcy i użytkownicy technologii WTE argumentują, że szkodliwe substancje (w tym dioksyny) ulegają neutralizacji pod wpływem węgla. Jednak pyły gromadzone na składowiskach nadal zawierają szkodliwe związki chemiczne, które z czasem mogą ulegać wypłukiwaniu i przedostawać się do gleby.
Mimo tych obiekcji układy WTE mają coraz lepsze perspektywy rozwoju. Pozwalają nie tylko na rezygnację z kłopotliwego utrzymywania i rozbudowy składowisk odpadów, lecz także zapewniają odzysk niemałych ilości energii i surowców budowlanych. W 2004 r. w Unii Europejskiej zaczną obowiązywać nowe, bardziej zaostrzone przepisy dotyczące zagospodarowania odpadów. Recykling ma obligatoryjnie objąć znacznie szerszy zakres odpadów. Dla przykładu producenci urządzeń elektrycznych będą zmuszeni do odbioru zużytych aparatów i ich bezpiecznego zagospodarowania. Coraz doskonalsze technologie energetycznego wykorzystania odpadów powinny skutecznie sprostać tym rosnącym wymaganiom prawnym i oczekiwaniom społecznym.

Na podstawie: G. di Pizza - „Waste not, want not”, Power Engineering International 12/2002, opracował
Piotr Olszowiec