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半田園地帯や遠隔地における固体燃料燃焼の代替として、廃棄物からエネルギーを取り出すプロセスを利用した直接電気暖房の潜在的な環境上の利点
Potential environmental benefits of direct electric heating powered by waste-to-energy processes as a replacement of solid-fuel combustion in semi-rural and remote areas.
PMID: 32562992 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.140078.
抄録
家庭用暖房用の木質バイオマスの燃焼は、ヨーロッパの農村部や山間部では一般的であるが、大気質への局所的な影響が大きい。家庭用ストーブに石炭を使用することが一般的な低所得国では、より悪い状況が発生している。本論文では、廃棄物エネルギー（WtE）プラント（直接または間接的な廃棄物燃焼技術に基づく）と直接電気暖房（DEH）の組み合わせが、大気汚染を低減し、同時に地域の廃棄物管理を最適化するために有益であることを実証することを目的としている。具体的には、DEHネットワークに電力を供給するWtEプラントを、木質・ペレットストーブと石炭ストーブの2つの家庭用暖房の基準シナリオと比較する。その結果、近くのWtEプラントを動力源とするDEHシステムに移行することで、家庭用ストーブで固体燃料を使用した場合と比較して、総浮遊粒子、NOx、CO、VOC、ダイオキシン類、PAH、重金属の排出量をそれぞれ99％以上、27％、97％、96％、93％、94％、32％削減できることが示された。さらに、WtEプラントの煙突からのオフガスの大気拡散性が高いことから、希釈係数の概念に基づいたアプローチにより、大気質への影響をさらに低減することが期待されています。地域外の他の廃棄物施設への廃棄物の輸送を回避することで、石炭燃焼とバイオマス燃焼に関連した温室効果ガスの排出量をそれぞれ63％と3％削減することができる。地域のWtEとDEHの統合は「マイルド」であり、山間部での木質燃焼の習慣を完全に放棄することなく、地域の大気質を改善するシナリオの可能性を開くことができる。マイルドなDEHは、家庭での薪の使用を電気ヒーターと統合し、燃料使用量と大気汚染を削減するように設計されている可能性がある。
The combustion of wood-based biomass for domestic heating, which is common in rural and mountainous regions of Europe, entails significant local impacts on air quality. Worse conditions occur in low-income countries where the use of coal in household stoves is a common practice. The present paper aims at demonstrating that the combination of waste-to-energy (WtE) plants (based on direct or indirect waste combustion technologies) and direct electric heating (DEH) would be beneficial to reduce air pollution and, meanwhile, optimize the local waste management. Specifically, a WtE plant powering a DEH network will be compared with two reference scenarios of domestic heating: the use of wood/pellet stoves and coal stoves. The results show that shifting to a DEH system, powered by the nearby WtE plant, would reduce the emissions of total suspended particles, NOx, CO, VOCs, dioxins, PAHs and heavy metals by >99%, 27%, 97%, 96%, 93%, 94% and 32%, respectively, with respect to the use of solid fuel in household stoves. In addition, the higher degree of atmospheric dispersion of the off-gas from the stack of the WtE plant is expected to further reduce the impacts in terms of air quality, as estimated by an approach based on the concept of dilution factors. The avoided transportation of waste to other waste facilities outside the region would reduce the greenhouse gas emissions with respect to coal combustion and biomass burning, by 63% and 3%, respectively. The integration of local WtE and DEH could be also "mild", opening to scenarios that could improve the local air quality without renouncing totally to the habits of domestic wood combustion in mountainous regions. Mild-DEH could be designed to integrate the domestic use of wood with electrical heaters, reducing fuel use and air pollution.
Copyright © 2020. Published by Elsevier B.V.