The adaptation of waste-to-energy technologies: towards the conversion of municipal solid waste into a renewable energy resource

• Published in: Environmental reviews 2019-12, Vol.27 (4), p.435-446
• Main Authors: Bishoge, Obadia Kyetuza, Huang, Xinmei, Zhang, Lingling, Ma, Hongzhi, Danyo, Charity
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Alcohols; Alternative fuels; anaerobic digestion; Biogas; Biomass energy; digestion anaérobie; déchets solides des municipalités; Energy (Physics); energy generation; Energy management; Energy management systems; Esterification; Fermentation; Force and energy; Fuel cells; Methane; Municipal solid wastes; municipality solid waste; production d’énergie; Pyrolysis; Refuse and refuse disposal; REVIEW; Sustainable development; technologies de valorisation énergétique des déchets; Technology application; Waste management; waste-to-energy technologies
• ISSN: 1181-8700; 1208-6053
• DOI: 10.1139/er-2018-0061

Currently, there are an estimated 1.3 billion tonnes of municipal solid waste (MSW) generated per year globally, and this quantity is predicted to increase to 2.2 billion tonnes annually by 2025. If not well treated, this rapid growth of waste products can lead to socio-economic and environmental problems. Waste is potentially a misplaced valuable resource that can be converted and utilized in different ways such as renewable energy resources for the realization of sustainable development. Presently, waste-to-energy technologies (WtETs) are considered to be an encouraging advanced technology that is applied to convert MSW into a renewable energy resource (methane, biogas, biofuels or biodiesel, ethanol, syngas, or alcohol). WtETs can be biochemical (fermentation, anaerobic digestion, landfill with gas capture, and microbial fuel cell), thermochemical (incineration, thermal gasification, and pyrolysis), or chemical (esterification). This review mainly aims to provide an overview of the applications of these technologies by focusing on anaerobic digestion as biological (nonthermal) treatment technologies, and incineration, pyrolysis, and gasification processes as thermal treatment processes. Landfill gas utilization technologies, biological hydrogen production processes, and microbial fuel cells also are assessed. In addition, the contemporary risks and challenges of WtETs are reviewed. À l’heure actuelle, on estime que 1,3 milliard de tonnes de déchets solides municipaux (DSM) sont produits chaque année à l’échelle mondiale, et cette quantité devrait augmenter à 2,2 milliards de tonnes par année d’ici 2025. Si elle n’est pas bien gérée, cette croissance rapide des déchets peut entraîner des problèmes socio-économiques et environnementaux. Les déchets sont potentiellement une ressource précieuse perdue qui pourrait être convertie et utilisée de différentes façons, comme ressources d’énergie renouvelable pour la réalisation du développement durable. À l’heure actuelle, les technologies de valorisation énergétique des déchets (TVED) sont considérées comme une technologie de pointe encourageante qui est appliquée pour convertir les DSM en une ressource d’énergie renouvelable (méthane, biogaz, biocarburants ou biodiésel, éthanol, gaz de synthèse ou alcool). Les TVED peuvent être biochimique (fermentation, digestion anaérobie, enfouissement avec captage de gaz et pile à combustible microbienne), thermochimique (incinération, gazéification thermique et pyrolyse) o