作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2012-9-18
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生物燃气:有机垃圾“好归宿”

 
垃圾填埋不仅造成土地资源的浪费和破坏,还会导致二次污染。图片来源:昵图网
 
■本报见习记者 李惠钰
 
在欧洲许多国家,城市生活垃圾的处理方式早已从单一的减量化转变为减量化、能源化同时进行,即将垃圾中的有机质成分“变身”为清洁能源——沼气,并进一步提纯为高品质的生物燃气,供给出租车、公共汽车甚至火车使用。
 
而在我国,沼气产业却始终难以摆脱小规模、低效率的“小农经济”模式,由于受制于技术障碍,一直难以走上工业化生产的道路。
 
不过,记者近日从第七届固体废物管理与技术国际会议上获悉,北京化工大学开发的规模化厌氧消化生产清洁燃气的技术,有望加快推动城市生活垃圾“变废为宝”的产业化进程。
 
生活垃圾新出路
 
北京市垃圾分类官网上有这样一句形象的说法:“北京市每天产生的垃圾,如果用装载量为2.5吨的卡车来运输,长度接近50公里,能够排满三环路一圈。”
 
如今,城市生活垃圾的产量居高不下。环保部统计的数据显示,我国城市生活垃圾清运量每年高达1.58亿吨,其中有机垃圾约占60%,每年还有数千万吨的生活垃圾得不到无公害化处理。
 
记得曾经在广东连州国际摄影家年展上,一位自由摄影师在一张北京市卫星地图上,将自己拍摄过的非法垃圾填埋场用黄色标签密密麻麻地标出,最后居然形成了一个巨大的“七环”。
 
事实上,我国多数城市处理垃圾仍把填埋作为首选方式,这不仅造成土地资源的浪费和破坏,还导致大气污染、水污染等二次污染。而另一种垃圾焚烧发电的处理方法,争议更是从未消歇,“二恶英”几乎成了垃圾焚烧的代名词。
 
如何给庞大的城市生活垃圾找到一条更好的“出路”,成为环保部门的棘手问题。
 
对此,北京化工大学环境科学与工程系教授、北京市高等学校环境污染控制与资源化工程研究中心主任李秀金在提交的大会报告中指出,利用新型厌氧消化技术将人畜粪便、餐厨垃圾、果蔬垃圾等生物质废物转化成清洁能源——生物燃气,将是近期大中型城市实现生活垃圾减量化并转化为清洁能源的较好方法。
 
传统技术变身
 
厌氧消化技术是指在较温和的厌氧环境下,利用微生物将可降解有机物进行分解,产生洁净能源——沼气,同时沼液及沼渣还可用来生产土壤调节剂。
 
实际上,有机废弃物制沼气早已不是新鲜事,特别是在有机废弃物资源丰富的农村地区。截至2008年年底,我国就已经有三千多万农户建设了沼气池。
 
可是,这种小打小闹的“农村能源”似乎只能解决一家一户的问题,而且受气温影响明显,很难进行规模化、产业化的连续产气。
 
如何从农户沼气到产业沼气,正是李秀金领导的固废处理与资源化团队的主要研究课题。
 
该团队成员朱保宁博士在接受《中国科学报》记者采访时表示,他们在传统技术的基础上,研究开发了滚筒式好氧反应器、两相多级厌氧消化、“自载体生物膜”厌氧消化和固态干发酵等工艺技术,可以把居民生活垃圾中的生物质成分分离出来,并将多种生物质大规模地转化成清洁能源——沼气。
 
不过,沼气是多种气体的混合物,除含有甲烷外,还含有二氧化碳、硫化氢、水和氮气等。为此,研究组还开发出绿色环保的压力水洗提纯工艺和化学吸收提纯工艺。沼气经过提纯后就转变为高品位的“生物燃气”,其成分和品质与天然气几乎相同。
 
“生物燃气与天然气可以通用,若能规模化生产,既可以并入城市天然气管网中,又可以作为天然气汽车的燃料。”朱保宁说,“我们与赤峰一家企业合作的一项日产3万方的工程,每天可以给1800多辆汽车提供天然气。”
 
政策助推产业突破
 
由于我国在城市生活垃圾制备燃气技术上缺乏系统化研究,许多标准化和系列化的成套装备还主要依赖进口。
 
值得注意的是,前不久由科技部、环保部、中国科学院等7部门联合发布的《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》中明确提出,“十二五”期间将针对城市生活垃圾,重点突破有机垃圾厌氧消化、垃圾高效能源化转化等关键技术和设备,形成适合我国城市垃圾特点的能源化、资源化利用体系。
 
在朱保宁看来,近年来国家在废物资源化领域明显加大了政策扶持和经费资助力度,这将有力推动该领域相关技术的规模化、产业化开发以及相关设备的自主化、标准化、系列化、成套化进程。
 
另外,朱保宁认为,如今各级地方政府、环卫企业、能源企业也都踊跃参与到新技术示范工程中,这也同时说明规模化厌氧消化技术前景较为乐观。
 
记者算了一笔账,如果将官方统计的有机废弃物全部通过厌氧消化技术转化成沼气,每年约产3519亿立方米,假设只用其中的1/4,然后再将其50%的甲烷提纯后,每年约产440亿立方米的生物天然气。
 
可是,我国的沼气产业却一直难登大雅之堂。作为生物天然气力挺派的典型代表,两院院士石元春就曾多次公开呼吁,国家要像上世纪50年代抓“橡胶”,六七十年代抓“两弹一星”,七八十年代抓“粮食”一样,打一场生物天然气的绝地翻身战。
 
对于生物燃气未来的发展,李秀金团队的另一位成员表示,生物燃气只有走规模化生产的道路,才可能形成一定效益和吸引更多企业加入。另外,基于多种原料可以复合发酵的原理,未来还可以把畜禽场、食品厂、垃圾处理厂等多种来源的有机质垃圾统一进行多元厌氧发酵,大规模生产生物燃气。
 
《中国科学报》 (2012-09-18 B1 生物周刊)
 
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