حرق النفايات الطبية وانبعاثات الديوكسين

تُعدّ الإدارة السليمة للنفايات الطبية أمرًا أساسيًا لحماية الصحة العامة والبيئة. وعلى الرغم من استخدام الحرق لعقود كطريقة رئيسية للتخلص من النفايات في جميع أنحاء العالم، إلا أنه ينطوي على مخاطر جسيمة. فعندما لا يتم تصميم أو تشغيل محارق النفايات الطبية بشكل صحيح، فإنها تُصبح مصدرًا رئيسيًا لتوليد منتجات ثانوية غير مرئية ولكنها شديدة الخطورة، وأبرزها الديوكسينات والفيورانات، والتي تُعدّ من بين أكثر المركبات سميةً المعروفة.

ما هو الديوكسين؟

“الديوكسينات” هي مجموعة من المركبات الكيميائية المترابطة:

ثنائي بنزو-ب-ديوكسينات متعددة الكلور (PCDDs) و
ثنائي بنزوفورانات متعددة الكلور (PCDFs).

مصنفة على أنها ملوثات عضوية ثابتة (POPs) يتم إنتاجها بشكل غير مقصود أثناء حرق النفايات التي تحتوي على الكلور
(مثل بلاستيك PVC). إنها عديمة اللون والرائحة وشديدة السمية حتى بكميات ضئيلة.

شديدة السمية: معروفة بأنها تسبب السرطان ومشاكل في الإنجاب والنمو، وتلفًا في الجهاز المناعي.
مستمرة: تبقى في البيئة لسنوات.
تتراكم بيولوجيًا: تتراكم في السلسلة الغذائية، وخاصة في دهون الحيوانات.

حتى الكميات الصغيرة من التعرض للديوكسينات يمكن أن يكون لها آثار صحية كبيرة. وقد أدرجت منظمة الصحة العالمية الديوكسينات ضمن أخطر الملوثات البيئية. كيف يتكون الديوكسين؟

الديوكسينات هي نواتج ثانوية غير مقصودة تتكون أثناء عمليات الاحتراق التي تشمل الكلور والأكسجين ضمن نطاق معين من درجات الحرارة. يُعدّ تكوينها في محارق النفايات الطبية عملية كيميائية معقدة، ولكن يمكن تقسيمها إلى ثلاثة متطلبات رئيسية:

المتطلبات الضرورية

لتكوين الديوكسينات، يجب توفر ثلاثة عناصر أساسية:

الكلور: من البولي فينيل كلوريد (PVC)، والمطهرات المكلورة، وبقايا المحاليل الملحية، وما إلى ذلك. بدون الكلور، لا يتكون الديوكسين.
الأكسجين: متوفر بسهولة من الهواء المستخدم في الاحتراق.
نطاق درجة الحرارة: تتكون الديوكسينات بشكل كبير ضمن نطاق درجة الحرارة 300-500 درجة مئوية. في الفرن الساخن (عادةً ما تكون درجة الحرارة أعلى من 850 درجة مئوية)، تتفكك مركبات الكلور والكربون. ومع ذلك، أثناء عملية التبريد، تمر هذه المركبات عبر نطاق درجة الحرارة الحرج. وهنا يحدث التكوين الأكثر أهمية للديوكسينات.

المصدر: معدلات التكوين النسبية للديوكسينات (مقارنةً بحالة 400 درجة مئوية) عند درجات حرارة مختلفة لغازات المداخن (ماكاي، 2001).

لماذا يولد حرق النفايات الطبية الديوكسين؟

غالبًا ما تتوفر في النفايات الطبية جميع هذه المتطلبات لتوليد الديوكسين:

a significant proportion of plastics, disinfectants, and chemical residues.
Oxygen presence.
In incinerators that do not reach and maintain the necessary high temperatures (850–1100 °C) or lack adequate flue-gas cleaning systems, combustion is incomplete. This creates a perfect scenario for dioxin generation.

Once emitted, dioxins disperse into the air, settle on soil and vegetation, and eventually enter the food chain. Unlike many pollutants, they do not degrade easily, making even small releases a long-term environmental and public health concern.

Different types of incineration used

Open Burning

Conducted in pits or rudimentary chambers without emission control.
Burning uncomplete and in limited temperature, producinglarge amounts of smoke, toxic particles, and extremely high levels of dioxins.
Still practiced in under-resourced regions, but considered the most hazardous and outdated method.

Small Incinerators

Used by small hospitals or rural clinics.
Often operate at insufficient and unstable temperatures.
Limited or no gas treatment systems.
Appear controlled but can be dangerous sources of dioxin emissions if not engineered to international standards.

Large-Scale Incinerators

– Rotary kiln, gasifier (called pyrolysis incinerators sometime)

Properly designed Industrial facilities with advanced and complex flue-gas treatment processing high volumes of medical waste can reduce risks significantly.
The necessarity to have strict operational control and facilities are well maintained by a professional operation team.
High operation and maintenance cost to meet international emission standards.
Even though, large-scale systems emit harmful levels of pollutants and leave toxic ash.

Dioxin Emission from Medical Waste Incineration

WHO / UNEP Guidelines on Best Available Techniques and Best Environmental Practices (2006) → recommend the same 0.1 ng TEQ/Nm³ limit for medical and hazardous waste incineration.

2,420 / 5,000

نسبة كبيرة من البلاستيك والمطهرات والمخلفات الكيميائية.
وجود الأكسجين.
في المحارق التي لا تصل إلى درجات الحرارة العالية اللازمة (850-1100 درجة مئوية) ولا تحافظ عليها، أو التي تفتقر إلى أنظمة كافية لتنظيف غازات المداخن، يكون الاحتراق غير كامل. وهذا يخلق بيئة مثالية لتكوين الديوكسينات.

بمجرد انبعاثها، تنتشر الديوكسينات في الهواء، وتستقر على التربة والنباتات، وتدخل في نهاية المطاف إلى السلسلة الغذائية. على عكس العديد من الملوثات، لا تتحلل هذه المواد بسهولة، مما يجعل حتى الانبعاثات الصغيرة منها مصدر قلق بيئي وصحي عام على المدى الطويل.

أنواع مختلفة من الحرق المستخدمة

الحرق المكشوف

يتم إجراؤه في حفر أو غرف بدائية بدون أنظمة للتحكم في الانبعاثات.
يكون الحرق غير كامل وفي درجات حرارة محدودة، مما ينتج عنه كميات كبيرة من الدخان والجسيمات السامة ومستويات عالية للغاية من الديوكسينات.
لا يزال يُمارس في المناطق محدودة الموارد، ولكنه يُعتبر الطريقة الأكثر خطورة وغير فعالة.

المحارق الصغيرة

تُستخدم في المستشفيات الصغيرة أو العيادات الريفية.
غالباً ما تعمل في درجات حرارة غير كافية وغير مستقرة.
أنظمة معالجة الغازات محدودة أو معدومة.
تبدو خاضعة للرقابة، ولكنها قد تكون مصادر خطيرة لانبعاثات الديوكسينات إذا لم يتم تصميمها وفقاً للمعايير الدولية.

المحارق واسعة النطاق

– الفرن الدوار، جهاز التغويز (يُسمى أحياناً محارق التحلل الحراري)

يمكن للمنشآت الصناعية المصممة بشكل صحيح، والمزودة بأنظمة معالجة غازات المداخن المتقدمة والمعقدة، والتي تعالج كميات كبيرة من النفايات الطبية، أن تقلل المخاطر بشكل كبير.
ضرورة وجود رقابة تشغيلية صارمة وصيانة جيدة للمنشآت من قبل فريق تشغيل متخصص.
تكلفة تشغيل وصيانة عالية لتلبية معايير الانبعاثات الدولية.
مع ذلك، فإن الأنظمة واسعة النطاق تُطلق مستويات ضارة من الملوثات وتترك رماداً ساماً.

انبعاثات الديوكسينات من حرق النفايات الطبية

توصي إرشادات منظمة الصحة العالمية/برنامج الأمم المتحدة للبيئة بشأن أفضل التقنيات المتاحة وأفضل الممارسات البيئية (2006) بنفس حد 0.1 نانوغرام مكافئ سمية/م³ لحرق النفايات الطبية والخطرة.

التكنولوجيا	ميزات التشغيل النموذجية	انبعاثات الديوكسين المبلغ عنها (نانوغرام مكافئ سمي/متر مكعب قياسي)*	*الامتثال للمعيار الدولي (≤0.1 نانوغرام مكافئ سمي/متر مكعب قياسي)**
الحرق المكشوف (الاحتراق المباشر)	حرق النفايات في حفر مفتوحة أو غرف بدائية، بدون تحكم، وبدون حارق لاحق	أكثر من 4000	❌ يتجاوز المعيار بآلاف المرات
محارق صغيرة الحجم	استخدام درجات حرارة كافية، وحارقات لاحقة، وميزات أخرى	10 – 500	❌ يمكن أن يكون أعلى من الحد المسموح به بـ 5000 مرة. يعتمد على التشغيل والصيانة السليمة
محارق كبيرة الحجم (مع أنظمة التحكم في التلوث)	احتراق على مرحلتين عند درجة حرارة >850-1100 درجة مئوية، معالجة غازات المداخن	0.1 – 1.0	⚠️ متوافق أحيانًا، وغالبًا ما يكون أعلى
محارق متطورة (أفضل التقنيات المتاحة)	احتراق عالي الحرارة + تبريد سريع + تنظيف غازات المداخن متعدد المراحل (مرشحات أكياس، كربون منشط، أجهزة تنقية)	≤0.1	✔ أقل من 0.1 نانوغرام مكافئ سمي/متر مكعب قياسي تكلفة تشغيل وصيانة عالية جدًا

المصدر: نتائج تقييم المحارق صغيرة الحجم لنفايات الرعاية الصحية – منظمة الصحة العالمية

البديل: تقنيات المعالجة غير الحرقية

نظرًا للمخاطر الصحية والبيئية الجسيمة المرتبطة بالحرق، تحولت العديد من البلدان إلى طرق أنظف وأكثر استدامة لإدارة النفايات الطبية. تعمل هذه التقنيات على تحييد مسببات الأمراض دون توليد الديوكسينات أو غيرها من ملوثات الهواء الخطرة، مما يجعلها أكثر أمانًا للمجتمعات والبيئة. التعقيم بالبخار (التعقيم الأوتوكلافي)

يستخدم البخار عالي الحرارة والضغط لتعقيم النفايات الطبية، مما يقضي بفعالية على جميع الكائنات الدقيقة، بما في ذلك مسببات الأمراض المقاومة.
لا ينتج عنه أي ديوكسينات أو فورانات، مما يجعله بديلاً أكثر أمانًا.
ينتج عنه انبعاثات ضئيلة للغاية، وهو فعال للغاية من حيث التكلفة مقارنةً بتقنيات الحرق الحديثة.
أكثر طرق التعقيم أمانًا وثباتًا على مدى عقود في تاريخ البشرية.

الحالة الأمريكية: من 6000 محرقة إلى أجهزة التعقيم بالبخار
في تسعينيات القرن الماضي، كانت الولايات المتحدة تُشغّل ما يقرب من 6000 محرقة للنفايات الطبية. ومع ذلك، أدى تطبيق تعديلات قانون الهواء النظيف لعام 1990 ولوائح وكالة حماية البيئة الأمريكية لعام 1997 بشأن محارق نفايات المستشفيات/النفايات الطبية/النفايات المعدية إلى تغيير هذا الوضع بشكل جذري. بمجرد فرض حدود صارمة لانبعاثات الديوكسين ومتطلبات المراقبة، تم إغلاق العديد من المحارق أو استبدالها بطرق معالجة أكثر أمانًا. بعد سنوات من تقييم التقنيات، برز التعقيم بالبخار عالي الفراغ كحل سائد. اليوم، يتم معالجة أكثر من 90% من النفايات الطبية في الولايات المتحدة عن طريق التعقيم بالبخار.

بدائل أخرى غير الحرق

التطهير بالميكروويف: يستخدم طاقة الميكروويف لتسخين النفايات وتطهيرها. تكلفة الإنتاج منخفضة نسبيًا، ويستخدم في الغالب في المعدات الصغيرة ذات متطلبات التطهير المنخفضة، ونادرًا ما يستخدم في محطات المعالجة المركزية أو المشاريع ذات القدرة الكبيرة.

التطهير الكيميائي: يستخدم عوامل كيميائية (مثل مركبات الكلور) لتعطيل مسببات الأمراض. التكلفة منخفضة جدًا، ولكن بسبب مشكلة التلوث الثانوي، نادرًا ما يستخدم الآن.

المعالجة الحرارية (غير الحرق): طرق درجات الحرارة العالية مثل حرارة الاحتكاك، تطبيقها محدود للغاية بقدرة منخفضة ومتطلبات تطهير منخفضة.

طريق أكثر أمانًا للمستقبل

في Gient، نلتزم بتوفير حلول آمنة ومسؤولة بيئيًا لمعالجة النفايات الطبية التي تقضي على مخاطر الديوكسينات والانبعاثات السامة الأخرى. تواصل معنا الآن للحصول على حلول إدارة النفايات الطبية.