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随工业化与都市化程度提升，现代化国家之垃圾产生量大且组成复杂，其中亦包含大量之生质垃圾，如废纸、废家具、厨余及落叶等。环保署截至2009年11月统计台湾每人平均每日垃圾量为0.917公斤，平均每日垃圾清运量达11,141公吨。分析其组成成分，显示纸类占44.54wt.%、纤维布类占2.63wt.%、木竹落叶类占1.99wt.%、厨余类为30.56wt.%、塑料类为17.28wt.%、皮革橡胶类占0.36wt.%、铁金属类为0.33wt.%、非铁金属类为0.22wt.%、玻璃类为1.11wt.%、陶瓷沙土为0.5wt.%及0.48wt.%的其它可燃物质。此结果显示垃圾虽经分类回收，但不可回收之有机组成含量仍高。台湾目前垃圾处理以焚化为主，辅以资源垃圾及厨余分类回收以达减量目的，焚化后底灰以掩埋处置。加以台湾地狭人稠，合适掩埋场址日益难寻，如何将垃圾尽量完全收集并妥善处理且最后可以完全能源与资源化，进而达成垃圾零掩埋，并减少化石燃料之消耗为未来垃圾处理最终目标。
图1现行垃圾处理流程
图1为台湾现行之垃圾处理流程。以能源回收的观点来看，卫生掩埋所产生之甲烷气虽收集利用，然其能源回收效益不高。此外还必须面对垃圾掩埋场所产生臭味及苍蝇等问题，另外垃圾掩埋场所造成的景观破坏、厂址当地居民抗议、容量有限及合适场址觅寻不易之问题。垃圾焚化处理藉由高温燃烧可迅速将可燃垃圾处理分解以达体积缩减并回收其热能产生蒸气、提供温水和工业制程使用或进一步发电加以利用，但其仍有产生空气污染物及焚化飞灰与灰渣处理处置之问题。
焚化处理垃圾较适合现今都市型态之高垃圾量处理，然其操作温度高，设备规模、能源消耗及操作维护成本皆高。经资源回收处理后之垃圾其可燃之有机成分仍高，经适当处理后亦可转制成生质燃料。故未来以低温机械热处理（Mechanical Heat Treatment Processes，MHTs）程序将生活垃圾资源化有可能成为未来垃圾处理之发展新趋势。以2009年11月为例，全国单月垃圾清运量为334,224公吨，焚化处理占95.84%，而仅4.16%直接进行卫生掩埋。现有21座大型焚化厂，每日处理量为19,680公吨，显见国内垃圾已可由焚化厂完全处理。而厨余约占家庭垃圾20-30wt.%，经政府回收体系回收之生厨余及生质废弃物经回收后多进行堆肥转制成肥料土。一般民间回收之熟厨余亦有再制为养猪饲料。目前台湾人口数已呈现负成长，资源回收率亦逐渐提高，垃圾量有效减低，焚化厂已超出需求，且部分已近使用年限，故环保署以评估资源化垃圾处理技术，规划焚化炉逐步转型成为新一代之「区域生质能中心」。
新一代垃圾热处理技术
垃圾热处理技术依操作温度、供给空气量及组成可区分为焚化处理、热裂解处理（pyrolysis）、气化处理（gasification）、蒸煮处理（cooking）及焙烧（torrefaction）。虽然将可燃性垃圾直接当做燃料以焚化处理之方式，可藉由回收其热能产生蒸气并获得电能，但其中之有机成份易腐败发臭，且体积大，不易储存。此外，垃圾中仍含有20%之无法回收之含氯塑料类废弃物，易于高温燃烧过程中产生戴奥辛（dioxin）。由于dioxin的化学结构稳定不易破坏分解，其最佳防治策略为避免其生成而非管末处理，故针对含氯之废弃物而言，焚化法并非最佳之处理方式。
热裂解与气化处理则提供另一种可燃性废弃物利用模式。此两种之热处理程序之目的为将有机固体废弃物于无（低）氧之状态下利用热化学反应将有机物进行裂解使其产生液态之裂解油及合成气（syngas，以CO、H2及CH4为主之可燃性气体）。而蒸煮与焙烧处理则可将生质废弃物转制形成废弃物衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF）。相较于其它垃圾非热处理法，使用热处理垃圾可以获不同形式之能源回收。各种热处理所获得之主要能源产物如图2所示。依美国材料试验学会（American Society for Testing and Materials，ASTM）之分类，RDF分成七类。一般都市废弃物直接燃烧属RDF-1。其组成差异极大，无法稳定燃烧，直接将垃圾经磁选干燥后破碎造粒形成RDF-2、3仍含塑料，直接做为锅炉燃料会有戴奥辛产生之问题。
图2各种热处理程序所获得之主要能源产物形式
热裂解及气化处理所产生之裂解油及合成气即为RDF-6及RDF-7，经适当的纯化，热值可有效提升，增加利用的价值。将垃圾经破碎、分选、干燥、混合添加剂及成型等过程所制成RDF-4及RDF-5为较理想之应用模式。其主要特性为1.大小均一；2.热值则依废弃物来源不同而异，约为煤的2/3（3,000-6,000kcal/kg之间）；3.燃烧稳定、低污染和不产生臭味、体积缩小约1/3；4.易于运输及储藏，在常温之下并可储存达6～12个月或更长时间而不会腐化。RDF-5可直接应用于机械床式锅炉、流体化床锅炉（粒料进料）及发电锅炉等，作为主要燃料或与燃煤混烧。然其须藉由蒸煮及焙烧将垃圾加以前处理。基于将垃圾资材化及能源化之观点看来，热裂解、气化、蒸煮及焙烧等程序为具可行性且可赋予产品较高经济价值之方案。兹针对此四种程序再就其原理及应用说明如后。
（一）热裂解处理
热裂解为将有机物于缺氧及适当温度条件下转化为生质焦油、焦碳及非凝结性气体。热裂解程序如依加热速率来区分，基本上可分为慢速热裂解及快速热裂解。热裂解的温度为影响产物种类与产量之主因。热裂解依温度不同又可分为：1.低温热裂解：823K以下，产物主要为焦油，一部分的焦油分解成碳化固体和高热值气体，所以会产生大量的裂解油。2.中温热裂解：823-1,073K，主要产生高热值可燃气体及少量燃油及焦油。3.高温热裂解：1,073-1,373K，大部份聚合物分解成稳定态的一次分解物（CO2、NH3、CH4、H2O及短键之脂肪族或单体），所以主要产物为低热值可燃气体。
热裂解处理较适用于单一物种之生质或有机废弃物处理，如农林业废弃物、废轮胎及废塑料等，且其所获得之裂解油质成分复杂，须加以纯化分离，合成气亦不易于储存，输入能量亦高，并不适用于一般生活垃圾之资源化处理。
（二）气化处理
气化技术用于有机废弃物处理主要在于制造合成气。其为一具有多重效果的方法，能从许多不同类型的有机材料中取得能量，为一洁净技术。简而言之，气化处理系将有机物中之化学能藉由气化技术抽取出来。有机物气化反应之操作温度视处理物种组成而有所不同，一般工作温度高于973K，其于气化炉中有机物将会进行热解作用、燃烧反应、焦炭重组反应及产物再反应等四个反应步骤。操作时将限量的氧气或空气导入气化炉内，燃烧一些有机材料，产生CO和能量，产生的能量可以驱动更进一步的反应，把有机材料转换为更多CO及H2，其纯度与产量皆较热裂解为高，可直接做为燃料使用，也可结合燃气涡轮机和蒸气涡轮机做为发电使用，此即为气化复循环式发电（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC）。CO及H2亦可透过高温高压触媒合成反应制成如醇类、二甲基醚等液态之合成燃料及化学原料，使之便于储存、运输及使用。
（三）蒸煮处理技术
垃圾蒸煮分选技术属于机械热处理方法中的一种。其处理可运用常压或高压系统进行操作处理，其处理流程如图3所示。垃圾蒸煮处理程序具有除臭、消毒、灭菌、减少体积及易于再进行焙烧处理等效果，并对于后续之再分类具有便利性。金属类与砂石类可在蒸煮之后采用磁选与密度分选等方式分离。垃圾中之塑料因受热软化蜷缩成粒，密度提高可以与含纤维素之生质物分离。含纤维素之生质物（含有机纤蒸煮之优点如下：
1.可脱臭及杀菌。
2.使金属或玻璃包装容器上之其它物质脱落分离，达清洁之效果，有助于选别回收。
3.可使塑料类垃圾软化蜷缩成粒，有效减少垃圾体积。
4.可使纤维与其它垃圾易于分开，方便后续进行纤维之分离。
维和棉絮）在受热之后会发生部分分解反应，形成膨松粉状物质，有利于制作再生燃料时之造粒。所得含纤维素之生质物，也可与农林业资材进行焙烧来产制生质碳。
图3垃圾蒸煮处理流程图
郭春宝等人利用约152℃过热蒸汽于5bar下，对生活垃圾进行蒸煮试验。结果显示经蒸煮处理之物体其体积及重量皆明显变小，其中体积最多为缩小50-90%。厨余类经过蒸煮后可以达到改善味道及杀菌的效果。而生活垃圾经过蒸煮处理后，也可更容易从中筛分出资源物质。机械热处理程序虽有上述多项优点，但仍有空气污染、噪音及废水等问题须注意。此外其经济效益、二氧化碳收支与能耗分析，其废气特性及液体产物（蒸煮液）特性还须进一步分析评估。
目前台湾亦有肥料公司引进之蒸煮设备将生厨余与木屑混掺进行蒸煮处理。蒸煮后可达除臭及杀菌之效果，将蒸煮后产物进行堆肥化，可减少堆肥时容易产生之臭味、提高堆肥品质。蒸煮后液体产物（60wt.%）有机质含量高，可当作肥料或者土壤改良剂使用。
表1蒸煮技术应用概况
资料来源：环检所(2009)、洪文宗(2009)、Estech (2009)、Orchid (2009)、Sterecycle (2009)网站资料。
表1为国外蒸煮技术应用概况。英国于MHT相关技术开发较为积极。其环境、食品及农业事务部（Department for Environment，Food and Rural Affairs）有相关技术研究资料可供参考，另有多家实验性模厂进行试验运作中。美国在MHT（四）焙烧处理焙烧技术为于常压缺氧环境下操作进行之热处理程序，其反应温度较热裂解及气化程序为低，仅须200～300℃。所得到的产物为固态生质碳（焙烧物）、液体产物（焦油及有机挥发物）及合成气，生质碳是此制程之主要产物，其反应类似于热裂解系统。焙烧主要作用机制为将半纤维素与部分木质素分解和液化。树胶质为主之半纤维素会在250～280℃时分解。木质素则在200℃以上之温度开始分解。目前焙烧多用于林业废弃物处理，不同于热裂解系统，焙烧产品主要为固体相，获得其焦碳残余物（char residue）。此固体产物称为已焙烧木屑（torrefied wood）或焙烧生质物，其热值较高。焙烧产物之组成焦以碳（char）所占比例最大，其余重要反应产物有CO2、CO、H2O、CH3COOH及CH3OH。焙烧相关研究目前已受许多研究机构之高度投入与研究。Pentanunt等人于曼谷首先将焙烧技术应用于木材，其将2～3hr焙烧后之木材做为燃料进行燃烧，与原料生质物燃烧相比较，其燃烧效率提升。焙烧所得之所有非固体产物皆有较高含氧量。因此焙烧生质物中之O/C比例远低于原料生质物，故焙烧生质物热值较高。
