การบำบัดของเสียโดยใช้แก๊สอาร์คพลาสม่า

พลาสมาอาร์คแก๊สซิฟิเคชั่น (PAG)เทคโนโลยีการบำบัดของเสียที่ใช้การผสมผสานของกระแสไฟฟ้าและอุณหภูมิสูงในการเปลี่ยนขยะของเทศบาล (ขยะหรือขยะ) ให้เป็นผลพลอยได้จากการเผาไหม้ แม้ว่าเทคโนโลยีบางครั้งจะสับสนกับการเผาหรือการเผาขยะ แต่การทำให้เป็นแก๊สในพลาสมาจะไม่ทำให้เกิดการเผาไหม้เช่นเดียวกับการเผาขยะ แต่เปลี่ยนขยะอินทรีย์เป็นก๊าซที่ยังคงมีสารเคมีและพลังงานความร้อนทั้งหมดและแปลงขยะอนินทรีย์ให้กลายเป็นแก้ว vitrified เฉื่อยที่เรียกว่าตะกรันแทน กระบวนการนี้สามารถลดปริมาณของเสียที่ส่งไปยังหลุมฝังกลบและผลิตกระแสไฟฟ้า

กระบวนการ

ในกระบวนการ PAG นั้นเครื่องผลิตแก๊สอาร์คไฟฟ้าจะส่งผ่านกระแสไฟฟ้าแรงสูงมากผ่านอิเล็กโทรดสองขั้วทำให้เกิดอาร์คระหว่างพวกมัน ก๊าซเฉื่อยซึ่งอยู่ภายใต้แรงดันสูงจากนั้นจะผ่านส่วนอาร์คไฟฟ้าเข้าไปในภาชนะที่ปิดสนิท (เรียกว่าพลาสมาคอนเวอร์เตอร์) ของของเสีย อุณหภูมิในคอลัมน์อาร์คสามารถเข้าถึงมากกว่า 14,000 ° C (25,000 ° F) ซึ่งร้อนกว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์ เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิเช่นนี้ขยะส่วนใหญ่จะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานในขณะที่โมเลกุลที่ซับซ้อนจะถูกแยกออกเป็นอะตอมเดี่ยว ๆ

ผลพลอยได้จากการแปรสภาพเป็นแก๊สอาร์คพลาสม่าประกอบด้วย:

• ซินกาสซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ วัสดุเหลือใช้รวมทั้งพลาสติกมีไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์จำนวนมากและอัตราการเปลี่ยนรูปของวัสดุเหล่านั้นไปเป็นซิงกาสสามารถเกิน 99 เปอร์เซ็นต์ ก่อนที่จะสามารถใช้พลัง syngas มันจะต้องทำความสะอาดวัสดุที่เป็นอันตรายเช่นไฮโดรเจนคลอไรด์ เมื่อทำความสะอาดแล้วซินกาสก็สามารถเผาไหม้ได้เหมือนก๊าซธรรมชาติโดยส่วนหนึ่งจะเป็นพลังงานสำหรับโรงงานผลิตแก๊สอาร์คพลาสม่าและส่วนที่เหลือจะถูกขายให้กับ บริษัท สาธารณูปโภคซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อผลิตไฟฟ้า

• Slag ซึ่งเป็นสารตกค้างที่เป็นของแข็งคล้าย obsidian สามารถทำความสะอาดสิ่งปนเปื้อนรวมถึงโลหะหนักเช่นปรอทและแคดเมียมและแปรรูปเป็นอิฐและกรวดสังเคราะห์

• ความร้อนที่เหลืออยู่ซึ่งเกิดจากกระบวนการและสามารถใช้ในการผลิตไอน้ำสำหรับการผลิตไฟฟ้า

องค์ประกอบของน้ำเสียสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊ส ขยะที่มีสารอนินทรีย์สูงเช่นโลหะและของเสียจากการก่อสร้างจะให้ผลที่น้อยกว่า syngas ซึ่งเป็นผลพลอยได้ที่มีค่ามากที่สุดและตะกรันที่มากขึ้น ด้วยเหตุนี้จึงเป็นประโยชน์ในการตั้งค่าบางอย่างเพื่อจัดการกับของเสีย หากสามารถทำลายของเสียก่อนที่จะเข้าสู่ห้องผลิตก๊าซประสิทธิภาพของ PAG ก็จะดีขึ้น

ต้นทุนและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

PAG มีศักยภาพที่สำคัญในการลดขยะฝังกลบและเปลี่ยนขยะให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ อย่างไรก็ตามต้นทุนและผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่แน่นอนมีความพยายามที่ซับซ้อนในการสร้างโรงงาน PAG การฝังขยะในหลุมฝังกลบยังคงมีราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับการใช้ PAG เพื่อลดขยะที่มีอยู่ (การศึกษาการฝังกลบในแฮมิลตันออนแทรีโอแคนาดาปี 2550 ระบุว่าค่าใช้จ่ายในการฝังศพของเทศบาลคือ 35 ดอลลาร์ต่อตันสำหรับการฝังศพเมื่อเทียบกับ 170 ดอลลาร์ต่อตันสำหรับกระบวนการผลิต PAG)

โรงงานขนาดเล็กดำเนินงานในหลายประเทศเพื่อจำหน่ายวัสดุอันตรายเช่นอาวุธเคมีและเถ้าถ่าน สิ่งอำนวยความสะดวกในการทดลองที่โดดเด่นที่สุดคือโรงงานที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติ Cheng Kung แห่งไต้หวันในเมืองไถหนานซึ่งดำเนินการของเสีย 3–5 เมตริกตัน (3.3–5.5 ตันสั้น) ต่อวันและ Utashinai ญี่ปุ่นซึ่งดำเนินการ 150 เมตริกตัน (165 ตันสั้น) ต่อวัน มีการเสนอสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่หลายแห่งในสหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ แม้กระนั้นการพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกระดับเทศบาลที่ใหญ่ขึ้นยังไม่คืบหน้าผ่านขั้นตอนการนำร่อง แม้ว่าสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่จะไม่ได้ถูกสร้างขึ้น แต่ผู้ให้การสนับสนุนกล่าวว่าเทคโนโลยีสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการของเสียทางการแพทย์และโรงกลั่นและวัสดุก่อสร้างเพราะพวกเขาสั่งค่าธรรมเนียมการกำจัดที่สูงสำหรับผู้ปฏิบัติงาน ผลิตกระแสไฟฟ้า