廃棄物由来燃料

廃棄物固形燃料（RDF）は、都市固形廃棄物（MSW）、産業廃棄物、商業廃棄物などのさまざまな種類の廃棄物から生成される燃料です。

持続可能な開発のための世界経済人会議は次のように定義しています。

「回収可能な発熱量を持つ特定の廃棄物や副産物は、厳格な仕様を満たしていれば、セメント窯の燃料として使用でき、石炭などの従来の化石燃料の一部を置き換えることができます。場合によっては、セメント工程に「特注」の燃料を提供するために前処理を行った後にのみ使用できることもあります。」

RDF は、主にリサイクル不可能なプラスチック( PVCを除く)、紙、段ボール、ラベル、その他の段ボール材料などの廃棄物の可燃性成分で構成されています。これらの成分は、ふるい分け、空気分級、弾道分離、鉄および非鉄材料、ガラス、石、その他の異物の分離、均一な粒径への細断などのさまざまな処理手順によって分離されます。また、均質な材料を生成するためにペレット化され、セメント工場、石灰工場、石炭火力発電所などで化石燃料の代替品として、または製鋼炉の還元剤として使用できます。CEN/TC 343 に従って文書化されている場合は、固形回収燃料 (SRF) としてラベル付けできます。^[1]

他にも、次のようなプロパティを説明します。

• 二次燃料
• 代替燃料
• 「AF」は代替燃料の略語
• 結局のところ、ほとんどの名称は、廃棄物由来またはバイオマス由来の代替燃料の一般的な言い換えにすぎません。

このような材料には、世界的に正確な分類や仕様は存在しません。立法機関でさえ、代替燃料の種類と組成に関する正確なガイドラインをまだ確立していません。分類や仕様に関する最初の取り組みは、ドイツ (Bundesgütegemeinschaft für Sekundärbrennstoffe) とヨーロッパ (European Recovered Fuel Organisation) で行われています。主に代替燃料の生産者によって開始されたこれらの取り組みは、正しいアプローチに従っています。つまり、このような材料の組成を正確に定義して標準化することによってのみ、生産と利用の両方を世界中で統一することができます。

代替燃料の分類に向けた最初のアプローチ:

固形回収燃料は、CEN/343 ANASなどの基準を満たすように生産されるという点でRDFの一部です。^[2] SRF / RDFの生産、品質基準、熱回収に関する包括的なレビューが利用可能になりました。これには、欧州のSRF品質に関する統計も含まれています。^[3]

1950 年代に、セメント産業において、初めてタイヤが廃棄物由来燃料として使用されました。その後、1980 年代半ばには、ドイツのウェストファリア地方のセメント産業において、「Brennstoff aus Müll」（BRAM）（廃棄物由来燃料）が使用され、さまざまな廃棄物由来代替燃料が継続的に使用されるようになりました。

当時、業界は相当な競争圧力にさらされていたため、化石燃料の代替によるコスト削減が優先課題でした。1980 年代から、ドイツセメント協会 (Verein Deutscher Zementwerke eV (VDZ、デュッセルドルフ)) は、ドイツ連邦セメント業界における代替燃料の使用を記録してきました。1987 年には化石燃料の 5% 未満が廃棄物由来燃料に置き換えられましたが、2015 年にはその使用量がほぼ 62% に増加しました。

廃棄物由来燃料は、さまざまな特殊な廃棄物エネルギー施設で使用されています。これらの施設では、最大 500 mm の粒径で 8 ～ 14 MJ/kg の低発熱量の処理済み廃棄物由来燃料を使用して、地域暖房システムや産業用途向けの電気と熱エネルギー (熱/蒸気) を生産しています。

ガラスや金属などの材料は不燃性であるため、処理工程中に除去されます。金属は磁石を使用して除去され、ガラスは機械的ふるいを使用して除去されます。その後、エアナイフを使用して軽い材料と重い材料を分離します。軽い材料は発熱量が高く、最終的なRDFが生成されます。重い材料は通常、埋め立て地に送られます。残留物は、処理された形で（処理に応じて）単純な混合物として販売することも、ペレット燃料、レンガ、または丸太に圧縮して、単独で、または循環リサイクルプロセスで他の目的に使用することもできます。^{[4] RDFまたはSRFは、}都市固形廃棄物およびその他の同様の固形廃棄物の可燃性サブフラクションであり、機械的および/または生物学的処理方法（バイオ乾燥など）の組み合わせを使用して生成されます。^[5]機械的生物学的処理（MBT）プラント。^[3] MBTプラントでRDF / SRFを製造する際には、本来は可燃性の物質が固形物として失われるため、^{[6] RDF / SRFの製造と使用が、従来の焼却（}廃棄物発電）プラントでの残留MSWの一段階燃焼よりも資源効率が良いかどうかという議論が生じています。^[7]

細断された SRF から RDF ペレットを製造するプロセスでは、乾燥が必要になることがよくあります。通常、高カロリーで高密度の RDF ペレットを製造するには、水分含有量を 20% 未満に減らす必要があります。RDF の乾燥には大量のエネルギーが必要になることが多いため、安価な熱源を選択することが望ましいです。

RDF の生成には次の手順が含まれます。

• 袋割り/細断
• 手作業による選別（通常は不活性物質、PVC、その他の不要な物体を除去するため）
• サイズスクリーニング
• 磁気分離
• 渦電流分離（非磁性金属）
• 空気分級機（密度分離）
• 粗細断
• 赤外線分離による精製分離
• 乾燥
• ペレット化
• 混合/均質化

RDFは、発電や化石燃料の代替として、さまざまな方法で使用できます。石炭火力発電所では、従来の燃料源と併用できます。欧州では、廃棄物焼却指令の厳しい大気汚染防止基準が適用されるセメント窯業界でRDFを使用できます。セメント窯でのRDF / SRFの使用を制限する主な要因は、総塩素（Cl）含有量であり、平均的な商業的に製造されたSRFの平均Cl含有量は、乾燥ベースで0.76 w/w（± 0.14% w/wd、95%の信頼性）です。^{[8] RDFは、}プラズマアークガス化モジュールや熱分解プラントにも供給できます。RDFがクリーンに燃焼できるか、京都議定書に準拠している場合、RDFは、未使用のカーボンクレジットを炭素取引所を通じて公開市場で販売する資金源を提供できます。^{[要説明]しかし、}自治体廃棄物契約の利用^[要説明]とこれらのソリューションの銀行融資可能性^{[専門用語]}はまだ比較的新しい概念であるため、RDF の経済的利点は議論の余地があるかもしれません。RDF 生産のヨーロッパ市場は、欧州の埋立地指令と埋立地税の課税により急速に成長しました。英国からヨーロッパおよびその他の地域への廃棄物燃料 (RDF) の輸出は、2015 年に 330 万トンに達すると予想されており、前年より 50 万トン近く増加しています。

RDF および SRF のバイオマス部分は、欧州連合排出量取引制度や英国の再生可能義務証明書プログラムなど、複数の温室効果ガス プロトコルの下で金銭的価値があります。バイオマスの燃焼から放出される CO2 は工場でリサイクルされるため、バイオマスはカーボン ニュートラルであると見なされます。RDF / SRFの_燃焼バイオマス部分は、定置燃焼事業者によって、報告されている全体の CO2 排出量を削減するために使用され_ます。

欧州CEN 343ワーキンググループでは、RDF/SRFのバイオマス分率を決定するためのいくつかの方法が開発されています。最初に開発された2つの方法（CEN/TS 15440）は、手動選別法と選択溶解法であり、これら2つの方法の比較評価が利用可能です。^[9]放射性炭素年代測定の原理を使用して、より高価な代替方法が開発されました。炭素14法の概要を説明する技術レビュー（CEN/TR 15591:2007）は2007年に発行され、炭素年代測定法の技術標準（CEN/TS 15747:2008）は2008年に発行されました。^[10]米国では、標準方法ASTM D6866に基づく同等の炭素14法が既に存在します。

炭素 14 年代測定では RDF/SRF のバイオマス分率を判定できますが、バイオマス発熱量を直接判定することはできません。発熱量の判定は、再生可能エネルギー義務証明書プログラムなどのグリーン証明書プログラムにとって重要です。これらのプログラムは、バイオマスから生産されたエネルギーに基づいて証明書を授与します。英国の再生可能エネルギー協会が委託したものを含むいくつかの研究論文が発表されており、炭素 14 の結果を使用してバイオマス発熱量を計算する方法を示しています。

RDF / SRF の熱回収 (燃焼) 特性は本質的に可変 (不均質) なため、品質保証、特にその正確な判定には大きな課題があります。最近の進歩により、最適なサブサンプリング方式^[11]が可能になり、たとえば 1 kg の SRF / SRF サンプルから、ボンベ熱量測定法や TGA などの分析装置でテストされる g または mg 単位まで到達できるようになりました。このようなソリューションを使用すれば、代表的なサブサンプリングを確保できますが、塩素含有量についてはそうではありません。^[12]新しい証拠は、サンプリング理論 (ToS) が、代表的なサブサンプルを取得するために必要な処理労力を過大評価している可能性があることを示唆しています。

2009年、イタリアのカンパニア州ナポリの廃棄物管理問題に対応するため、3億5000万ユーロ以上の費用をかけてアチェラ焼却施設が完成しました。この焼却炉は年間60万トンの廃棄物を焼却します。^[13]この施設で生産されるエネルギーは、年間20万世帯に電力を供給するのに十分です。^[14]

米国で最初の本格的な廃棄物発電施設は、1975年にアイオワ州エイムズに建設されたアーノルド・O・チャントランド資源回収工場でした。この工場ではRDFも生産され、地元の発電所に送られて補助燃料として使用されています。^[15]

イングランド北西部のマンチェスター市は、巨大なPFI契約の一環として、提案されている機械的生物処理施設で生産されるRDFの使用に関する契約を締結する手続きを進めている。グレーター・マンチェスター廃棄物処理局は最近、年間最大90万トンの生産が見込まれるRDFの使用に関する最初の入札に市場から大きな関心が寄せられていると発表した。^{[16] [17]}

2008年春、スウェーデンのBollnäs Ovanåkers Renhållnings AB (BORAB)は、新しい廃棄物発電プラントを稼働させました。都市固形廃棄物と産業廃棄物は、廃棄物燃料に変換されます。年間7万～8万トンのRDFが生産され、近くのBFBプラントの電力として使用され、ボルネス市民に電気と地域暖房を提供しています。^{[18] [19]}

2017年3月下旬、イスラエルはヒリヤリサイクルパークに独自のRDF工場を開設した。この工場は毎日約1,500トンの家庭ごみを受け入れ、年間約50万トンの廃棄物を排出し、推定500トンのRDFを毎日生産する。^[20]この工場はイスラエルの「イスラエルの廃棄物管理を改善し、推進するための熱心な取り組み」の一環である。^[21]

2018年10月、UAEの気候変動・環境省は、エミレーツRDF（ BESIX、テックグループエコの単独所有者、グリフィンリファイナリーズ）と、ウンム・アル・カイワイン首長国にRDF施設を開発・運営するための譲許契約を締結した。この施設は、1日あたり1,000トンの家庭ごみを受け入れ、アジュマーン首長国とウンム・アル・カイワイン首長国の住民55万人のごみをRDFに変換する。RDFはセメント工場で使用され、従来のガスや石炭の使用を部分的に置き換える予定である。^[22]

• バイオ乾燥
• セメント窯
• 重金属
• ワイト島のガス化施設
• 機械的生物学的処理
• 機械的熱処理
• 廃棄物の野焼き
• 廃棄物エネルギー