Abfallbeseitigung durch thermische Behandlung
Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfall sind Verbrennung und Pyrolyse. Je nach Art des Abfalls, z. B. Haus- oder Sondermüll, kommen unterschiedliche Techniken zum Einsatz. Ziel dieses Entsorgungswegs ist es, die großen Abfallmengen zu reduzieren und die darin enthaltenen Schadstoffe den Kreisläufen zu entziehen. Die entstehende Wärme lässt sich zugleich zur Stromerzeugung nutzen oder in Fernwärmenetze einspeisen. Deshalb sind viele Müllverbrennungsanlagen als Kraftwerke oder Heizkraftwerke ausgelegt.
Am Ende einer thermischen Abfallbehandlung sollen alle Reststoffe oxidiert und mineralisiert sein. Dazu müssen die giftigen und problematischen lnhaltsstoffe, z. B. Fluor, Chlor, Schwefel und Schwermetalle sowie deren Verbindungen, freigesetzt und anschließend aus den Abgasen abgeschieden werden. Zudem entstehen während und nach dem Verbrennungsprozess neue Schadstoffe wie Stickoxide oder Dioxine, die ebenfalls eliminiert werden müssen. Schließlich sollen die im Prozess anfallenden Reststoffe so beschaffen sein oder aufbereitet werden, dass sie verwertbar sind.
Feuerungssysteme für die Verbrennung
Technisch kommen verschiedene Feuerungsarten in Betracht.Besonders für Hausmüll sind Rostfeuerungsanlagen verbreitet. Sie sind sehr robust, eignen sich allerdings für feinkörnige und flüssige Abfälle nicht so gut. Die Wirbelschichtfeuerung dagegen hat mit feinkörnigen Reststoffen wie Klärschlamm keine Probleme. Ferner können die Abgase durch Zugabe von Kalk direkt gereinigt werden. Sie ist allerdings weniger robust. Gerade darin zeichnet sich der Drehrohrofen besonders aus, weshalb er für alle anfallenden Abfälle geeignet ist und selbst schlechteste Qualitäten akzeptiert. Er besteht aus einem leicht geneigten und sich drehenden feuerfest ausgekleideten Rohr, dessen Durchmesser bis über 4 m betragen kann. Beim Durchwandern des Rohres wird der Brennstoff ständig umgewendet. Drehrohröfen dienen häufig zur Verbrennung von Sondermüll. Für spezielle Aufgaben, z. B. Verbrennen flüssiger Reststoffe in der chemischen Industrie, verwendet man Muffelöfen, die indirekt beheizt werden. In fossil oder elektrisch betriebenen Schmelzöfen werden kontaminierte Reststoffe wie Galvanikschlämme verbrannt.
Im Prinzip könnten Abfälle, außer in eigens dafür ausgelegten Müllverbrennungsanlagen, auch in Kraftwerken, Industriefeuerungen oder Zementöfen verbrannt werden, wenn sie für die Reinigung der Rauchgase entsprechend ausgerüstet sind. Speziell in Drehrohröfen der Zementindustrie werden von Altreifen bis Altölen viele verschiedene Reststoffe verbrannt, hochtoxische Chemikalien eingeschlossen. Hohe Verweilzeiten von wenigstens 3 s bei Verbrennungstemperaturen üben 1200 ºC und die stark basischen Verhältnisse erlauben die Behandlung schadstoffbelasteter Abfälle. Die verbleibenden Substanzen wie Schwermetalle oder Chlor werden in den Zementklinker eingebunden.
Im Gegensatz zur Verbrennung laufen Verfahren wie die Verschwelung und Vergasung unter Ausschluss von Sauerstoff ab.
Pyrolyse und Schwel-Brenn-Verfahren
Kernstück der Pyrolyse ist eine rotierende, beheizte Schweltrommel. Der zerkleinerte Müll wird unter Luftabschluss auf 400-700 ºC erhitzt. Dabei zersetzt er sich in Schwelgas und Feststoffe. Das Schwelgas ist nach seiner Zusammensetzung ein Biogas, (allerdings mit Schadstoffen belastet) mit dem z. B. ein Blockheizkraftwerk betrieben werden kann. Die gasförmigen Schadstoffe müssen dann über die Rauchgasreinigung abgeschieden werden. Jene Feststoffe, die sich nicht verwerten oder aufbereiten lassen, kommen auf die Deponie.
Das Schwel-Brenn-Verfahren kombiniert die Verschwelung mit einer nachgeschalteten Hochtemperaturverbrennung. In der Konversionstrommel entsteht aus dem Müll ein energiereiches Gas, das unmittelbar in Wärme und Strom umgewandelt werden kann, und ein Reststoff. Der grobe Anteil enthält vor allem Metalle sowie Glas, Steine und Keramik, welche ebenfalls direkt verwertbar sind. Die verbleibende Feinfraktion enthält den gesamten festen Kohlenstoff, sie wird bei Temperaturen von rund 1300 ºC verbrannt. Dabei werden alle organischen Schadstoffe zerstört. Die mineralischen Bestandteile laufen als flüssige Schlacke aus, die beispielsweise im Straßenbau verwendbar ist. Beim Abkühlen der Rauchgase auf rund 230 ºC wird Wärme frei, mit der sich Dampf erzeugen und eine Dampfturbine antreiben lässt. Die Rauchgase können wie bei der Müllverbrennung gereinigt werden, indem man Elektrofilter, Nasswäscher, katalytische Entstickung und Flugstromreaktor kombiniert. Die entstehenden Schlämme und Rückstände sind als Sondermüll zu deponieren.
Pyrolyse und vor allem Schwel-Brenn-Verfahren sind flexibler als die herkömmliche Müllverbrennung, wenn die Abfälle von stark wechselnder Zusammensetzung sind und viel Wasser enthalten. Zudem fällt weniger Staub an.