Наибольшее распространение среди термических методов переработки ТКО получило сжигание.
Целью сжигания является уменьшение объема ТКО, уничтожение под воздействием высоких температур (800 - 1000°С) патогенной микрофлоры, яиц гельминтов и личинок мух, определяющих санитарную опасность отходов, а также разложение и окисление органических веществ. При сжигании ТКО на мусоросжигательных заводах горючие компоненты окисляются с образованием двуокиси углерода (СО2), паров воды (Н2О) и различных газообразных и твердых примесей, в том числе и токсичных. Несгоревшие компоненты выносятся из топки отходящими газами в виде твердых примесей золы уноса, составляющих в среднем 3 - 6 процентов сухой массы сжигаемых отходов, и образуют твердый остаток (шлак) до 25 - 30 процентов исходного материала (по массе).
Основные недостатки в работе мусоросжигательных заводов:
1. Трудность очистки выходящих в атмосферу газов от вредных примесей, особенно от диоксинов.
2. Результатом обезвреживания является зола, которая может иметь I - III класс опасности. Следовательно, требуется специальный объект размещения для захоронения отходов I - III класса опасности.
3. Не соблюдается законодательство Российской Федерации по максимальному использованию вторичных ресурсов.
В последние годы получил распространение еще один метод термической переработки отходов - пиролиз, обеспечивающий высокоэффективное обезвреживание отходов, их энерготехнологическое использование в качестве топлива и сырья для промышленности при одновременном сокращении выбросов, загрязняющих окружающую природную среду. При пиролизе отходов протекают следующие связанные между собой процессы: сушка, сухая перегонка (собственно пиролиз), газификация и горение коксового остатка, взаимодействие образовавшихся газообразных продуктов.