에너지 회수 기술의 최고 발전

Dec 15, 2023

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2025년에는 전 세계 폐기물이 하루 600만 톤에 달하고 그 중 상당수가 바로 매립지로 갈 것으로 예상됩니다.

미국에서만 매년 1억 4천만 톤의 폐기물이 매립지로 유입됩니다. 썩도록 방치하면 매립 폐기물은 토양, 수원 및 식물을 오염시키는 부산물을 생성합니다. 매립지는 또한 스모그를 생성하고 기후 변화에 기여할 수 있는 이산화탄소, 수증기, 미량의 산소, 질소, 수소를 포함한 가스를 생성합니다.

에너지 회수는 WtE(Waste-to-Energy) 기술을 통해 폐기물 잔류물의 화학 물질을 전기, 열 또는 연료와 같은 실용적인 형태의 에너지로 변환하는 폐기물 처리 프로세스입니다.

WtE 기술은 재생 불가능한 폐기물을 처리하여 환경 피해를 줄이고 지속 가능한 에너지를 생성할 수 있습니다. 폐기물을 매립지로 직접 보내는 것보다 더 나은 선택이지만 가능할 때마다 재사용, 재가공 및 재활용이 우선시되어야 한다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

현재 시장에는 세 가지 주요 유형의 WtE 기술이 있습니다.

열 변환 WtE는 오늘날 가장 일반적입니다. 직접 연소(소각)에서는 도시 고형 폐기물(쓰레기) 흐름에서 재활용되지 않은 물질이 발전용 증기를 생산하는 것을 봅니다. 직접 연소를 촉진하는 기술로는 대량 연소 시설, 모듈형 시스템, 폐기물 연료 시스템 등이 있습니다.

이러한 제한적이고 통제된 연소 과정은 매립할 고형 폐기물의 양을 줄이고 재생 가능한 에너지원을 생성합니다. 그러나 직접 연소는 MSW의 발열량이 더 높은 경우에만 실행 가능한 옵션이므로 열화학 기술이 선호되는 경우가 많습니다.

열 에너지 회수와 마찬가지로 이 변환 프로세스는 고온을 사용하여 (기화, 열분해, 액화 등의 기술을 통해) 에너지를 추출하지만 일반적으로 훨씬 더 효율적입니다.

예를 들어, 가스화는 가스 터빈이나 엔진에서 쉽게 연소될 수 있고 약 30% 효율의 전기를 생산할 수 있는 합성가스를 생산합니다. 직접 연소로 생성된 열 에너지를 사용하면 증기 터빈을 구동할 수 있지만 효율성은 15~27%에 불과합니다.

또 다른 예를 들자면, "플라스틱을 연료로"라고도 알려진 열분해는 MSW의 재활용 플라스틱을 합성 원유로 전환합니다. 이는 디젤 연료, 가솔린, 난방유 또는 왁스로 더욱 정제될 수 있습니다.

이 변환 과정은 폐기물의 생물학적 분해를 통해 에너지를 추출합니다. 예를 들어, 바이오가스는 혐기성 소화(AD)를 통해 추출할 수 있습니다.

AD는 동물 거름과 같은 농업 폐기물을 전환하는 데 더 일반적으로 적용되지만 폐수 바이오 고형물 및 음식물 쓰레기를 분해하는 데에도 적용될 수 있습니다. 폐기물이 미생물 군집을 포함하는 반응기에 배치되면 분해되어 결과적으로 바이오가스를 생성합니다. 바이오가스 에너지는 천연가스처럼 열을 제공하고, 전기를 생산하고, 냉각 시스템에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있습니다.

이미지 출처: Belish / Shutterstock.com