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技術

既存の廃棄物処理技術の分析

今日の廃棄物処分の主な方法は、ごみ焼却施設による焼却です。処理は高炉やセメント焼成炉で行われるほか、選別後に残渣を埋立処分場に埋め立てる方法も用いられています。

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ここ数十年で、廃棄物の形態的組成は非常に大きく変化しました。かつては廃棄物の最大 70 % が生ごみ、繊維、紙、木材で、ポリマーはわずか 30 % にすぎませんでしたが、今日では状況は完全に逆転し、廃棄物の最大 70 % がポリマーとなっています。その自然分解には数十年から数百年を要します。専門家は、2030 年までに廃棄物の約 90 % がポリマー、プラスチック、多層テトラパック容器、自動車や航空機の内装材などで占められると予測しています。他方、これらの廃棄物を焼却すれば、環境に対してより大きな悪影響と毒性をもたらすことになります。廃棄物処分に用いられている技術の圧倒的多数は、環境安全性の観点からすれば、すでに規制要件を満たしていません。世界各地でさまざまな製品と原料の消費が増え続け、廃棄物の増加は加速する一方で、廃棄物処分のための効果的かつ近代的な技術は決定的に不足しています。

今日の廃棄物処分の主な方法は、ごみ焼却施設による焼却です。処理は高炉やセメント焼成炉で行われるほか、選別後に残渣を埋立処分場に埋め立てる方法も用いられています。廃棄物 1 トンを焼却すると、すす、およびフラン類、ダイオキシン類、ナフタレン、窒素化合物をはじめとする多数の高毒性物質を含む排ガスが 3500 m³ 発生します。そのため高価な処理技術の導入が必要となりますが、その効率は(構造上)60~65 % にとどまり、環境の著しい汚染と、それに伴う人の健康への明白な影響を招いています。がん罹患数の激増は、時系列的にみて、1970 年代初頭に廃棄物処分の工業的手法としてごみ焼却技術の利用が始まった時期と一致しています。工業的な適用可能性と環境面のパラメータの両方からみて、現段階で最も効果的な廃棄物処分の方法は、電気アークプラズマガス化技術です。

ガス化は、電極間の高電圧放電によって得られる空気プラズマを用い、高温の作用で廃棄物を元素レベルの成分へと分解することで進行します。廃棄物のガス化プロセスは、リサイクルの主生成物である合成ガスを得ながら行われます。この方式の主な欠点は、電極が高価であること、および電極の寿命が短く平均で最大 400 時間にとどまることです。このほか、運転コストが低く環境特性に優れる低温熱分解法も、廃棄物処分に広く用いられています。

この方式の主な欠点は、得られるリサイクル生成物である熱分解油と熱分解炭素が最終製品ではなく、商業利用にはさらなる処理を要する点にあります。近い将来、最も有望な廃棄物処分の方法となるのは、選別+熱分解+プラズマガス化という複数の手法を単一の技術サイクルに組み合わせる方式です。選別とは、廃棄物からリサイクル可能な素材を取り出すことです。熱分解とは、廃棄物から固体および液体の含炭素材料を経済的に生産することです。プラズマガス化とは、廃棄物処理のすべての残渣と中間生成物を合成ガスへとリサイクルすることです。

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