Was ist Wärmebehandlung?
Wärmebehandlung ist häufig ein Begriff, der sich auf eine Methode zur Aufbereitung von Abfällen bezieht, die nicht in den Konsumgüterbereich zurückgeführt werden können. Indem der Abfall in bestimmten Mengen mit Wärme beaufschlagt oder tatsächlich verbrannt wird, wird das Volumen an nicht wiedergewinnbaren Stoffen drastisch reduziert und brennbare Stoffe werden zur Erzeugung von Strom aus Abfall und Energie verbrannt. Ein verwandtes Gebiet der thermischen Behandlung ist die Aufbereitung von kontaminiertem Boden oder Grundwasser zur Entfernung von Schadstoffen. Das Hauptziel solcher Behandlungen besteht darin, Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen von anorganischen Materialien wie Schwermetallen und Metallsalzen abzutrennen. Einige der Branchen, die auf thermische Behandlung angewiesen sind, um ihre Wirtschaftlichkeit zu verbessern und die Umweltgesetze einzuhalten, sind die kommunale Abfallwirtschaft, Zementöfen und die aufstrebende Industrie der thermischen Depolymerisation (TDP), die aus Abfällen Rohöl erzeugt.
Die Abfallbehandlung durch Wärmebehandlung ist nicht immer ein abschließender Prozess für den Abfall. In einigen Fällen fallen bei dem Verfahren umweltkonforme Abfallverbindungen an, die auf Deponien entsorgt werden können. In Situationen, in denen große Mengen an Schwermetallverbindungen produziert werden, müssen diese Materialien weiterverarbeitet oder an Einrichtungen geliefert werden, die den Abfall in einer Art industrieller Produktion verwenden können. Die Kosten für die Behandlung von Abfällen mit thermischen Methoden werden jedoch als recht niedrig angesehen und sind hauptsächlich ein Faktor der Arbeitskosten.
Ab 2011 gibt es zwei Hauptarten der thermischen Behandlung von Abfällen. Die Verbrennung wird in Zementöfen bei Temperaturen von 1400 bis 1500 Grad Celsius durchgeführt, in denen Kohlenwasserstoffverbindungen zerstört oder verbrannt werden wird auch auf gefährliche Formen biologischer Abfälle angewendet, wie sie im medizinischen Bereich anfallen. Andere Ansätze zur Verbrennung umfassen die Pyrolyse, bei der organische Verbindungen ohne Sauerstoff abgebaut werden, und die Vergasung, bei der die gleichen Verbindungen mit Sauerstoff und Wasserdampf zu Synthesegas umgesetzt werden, einem Brennstoff, der hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht.
Die thermische Desorption ist die zweite seit 2011 verfügbare Wärmebehandlungsmethode, bei der Verbindungen verdampft, aber nicht verbrannt werden. Die Methode kann verwendet werden, um verschmutztes Wasser und Boden vor Ort zu behandeln, verdampfte flüchtige organische Verbindungen zu entfernen und zur weiteren Verwendung oder Entsorgung zu sammeln. Die Behandlung von Boden oder Wasser auf diese Weise erfolgt mit verschiedenen Methoden, einschließlich elektrischer Widerstands- und Hochfrequenzheizung oder der Injektion heißer Verbindungen wie Luft, Wasser oder Dampf. Boden und Wasser, die extrem kontaminiert sind, beispielsweise durch radioaktive Abfälle, werden durch einen thermischen Desorptionsprozess behandelt, der als Verglasung bezeichnet wird. Dabei werden die Materialien in eine Art Glas umgewandelt, das organische Verbindungen entfernt und Metalle und Radionuklide einfängt. Die Verglasung ist jedoch ein teures Verfahren, das bei Temperaturen von 2.912 bis 3.632 Grad Fahrenheit (1.600 bis 2.000 Grad Celsius) durchgeführt werden muss.
Die thermische Depolymerisation ist eine weitere Form der thermischen Behandlung von Abfällen, bei der das Ausgangsmaterial aus Biomasse und Kunststoff in einer beschleunigten Version des natürlichen Prozesses zur Erzeugung fossiler Brennstoffe verwendet wird. Über mehrere Stunden werden Druck und Wärme auf den Abfall ausgeübt, um die Molekülstruktur der Verbindungen in einfachere Kohlenwasserstoffketten zu zerlegen. Anfänglich benötigte die thermische Depolymerisation mehr Energie, um den Brennstoff zu erzeugen, als der Brennstoff selbst liefern konnte, bis 1996 Verfeinerungen in dem Verfahren ihn wirtschaftlich machten.
Schätzungen zufolge wurden ab 2007 jährlich mindestens 3.198.916 Tonnen Siedlungsabfälle (MSW) von den drei führenden westlichen Unternehmen in diesem Bereich in Energie umgewandelt. Dies ist jedoch nur eine sehr geringe Menge des weltweit jährlich tatsächlich anfallenden festen Abfalls, wobei allein in China allein im Jahr 2007 etwa 211 Millionen Tonnen Hausmüll anfallen. Es wird geschätzt, dass Japan ab 2007 weltweit führend in der thermischen Behandlung von Hausmüll ist, bei der mehr als 40.000.000 Tonnen verarbeitet wurden. Der Hauptnachteil der thermischen Behandlung besteht darin, dass das Verfahren trotz strenger Kontrollen erhebliche Mengen hochgiftiger Luftschadstoffe wie Dioxinverbindungen, Quecksilber und Kohlenmonoxid erzeugt.