作者:王方 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/11/15 20:46:38
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水热液化让污水变原油

 

听起来如同科幻小说,但美国的污水处理厂或许有一天能把普通污水变成生物原油。这正是美国能源部西北太平洋国家实验室(PNNL)在做的新研究。

这项技术——水热液化(HTL),模仿地球早期的地质条件来创造原油,使用高压高温几分钟内便可实现在大自然中原本需数百万年才能达成的东西。结果是得到了类似于泵出地面的石油,另有少量水和氧气混合其中。这种生物柴油可以用传统的石油炼取办法来精炼。

美国各地的污水处理厂每天处理约340亿加仑污水。这一数额每年可能会产生相当于3000万桶的石油。PNNL估计,一个人每年产生的污水可用于制造2~3加仑生物柴油。

污水,或者更具体而言污水污泥,长期以来被认为不足以生产生物燃料,因为它太湿了。PNNL研究的新办法摒弃了目前烘干所需的大量热技术,这一技术历史上曾运用于污水转化为燃料中,但太过消耗能源且成本昂贵。HTL也能用在其他湿的有机原料制造燃料上,如农业废弃物。

使用水热液化,有机物如人类的废物可分解为更简单的化学化合物。给料增压到每平方英寸3000磅,之后加压的泥浆进入一个约660华氏度的反应器系统中运行。高热高压致使废料细胞破裂成不同的组分:生物柴油和水液相。

“市政污水污泥含碳丰富,有趣的是,还有脂类。”PMML生物能源技术研究室负责人Corinne Drennan说道,“脂肪或脂质促进废水中其他材料如卫生纸等的转换,保持泥浆移动通过反应器,并产生质量非常高的生物柴油,精炼后产生燃料,如汽油、柴油和喷气飞机燃料。”

“其间,最好的事就是工序简单。”Drennan说,过去六年时间他们促使水热转化技术早日实现,创造了一个连续的、可扩展的过程。除了生产可用燃料,HTL还给当地有关部门节省了污水污泥残料加工、运输和处理的大量成本。

水环境和再利用基金会的独立评估认为,HTL是具有高度颠覆性的技术,在污水固化处理上颇具潜力。该机构观察员注意到,其过程具有高碳转化率,初级污水污泥中近60%的可用碳能变成生物原油。报告呼吁进一步的示范。

事实上,PNNL已将HTL技术授权给了犹他州的Genifuel公司,他们和Metro Vancouver合作,将在加拿大建立一家示范工厂。“Metro Vancouver希望成为北美拥有水热液化处理污水实用程序的第一家。”Metro Vancouver公共事业委员会主席Darrell Mussatto表示。

试点项目将耗资800~900万加拿大元。一旦资金到位,Metro Vancouver计划2017年进入设计阶段,接下来是设备制造,2018年正式启动。“如果新兴技术是成功的,未来废水运作将满足可持续发展的零净能源、零气味、零残留方式的要求。”Mussatto补充道。

其产品除了生物柴油,液相可以用来做其他燃料和化工产品的催化剂。少量的固体物质也会产生,其中包含一些重要的营养物质如磷,其回收后可取代生产化肥的磷矿石。(王方编译)

 
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