“超臨界水分解”新方法將含碳廢物變能源

2020-02-11 16:56:04 來源: 科技日報 作者: 毛黎


超臨界水圖源:網絡(themarysue.com

科技日報記者 毛黎

現代人類社會活動產生的廢物數量巨大,如何最大程度地變廢為寶是全球眾多研究人員和工程師們努力的目標。

對于一些含碳廢物,如混合塑料和廢舊輪胎等,以色列本古里安大學清潔燃燒實驗室的研究人員找到了將其轉化為可利用能源的方法。此舉具有雙重目的,既可以減少垃圾填埋場的數量,又可以用非化石燃料產生能源,為解決含碳廢物給工業化社會帶來的難題提供了可行途徑。

研究人員開發的是一種創新型含碳廢物氣化方法,利用超臨界水的“獨特化學性質”將有機材料分解為具有多種潛在用途的氣體,并輕度溶解無機材料。這里的超臨界水,是將水加熱到超過374℃并加壓到超過219個大氣壓,導致水達到無法明顯區別出其液相和氣相的狀態。

在超臨界水的環境中,含碳廢物中的有機物被溶解為氫氣、甲烷和二氧化碳。有機物溶解產生的氫氣和甲烷可以用作化學工業的燃料和原料。如氫氣,是人們力圖在未來取代汽油驅動汽車前行的替代燃料。

事實上,人們研究超臨界氣化方法已長達數十年。此次,本古里安大學研究人員開發的新方法的獨特之處在于,其使用傳熱方法將用于加熱超臨界水和物料的能量再返回到處理過程中。研究項目負責人葉菲姆· 克理特尼博士表示,必須找到將廢物中有用成分和無用或有害成分分開的途徑。由于處于超臨界狀態的水具有獨特的化學性質,使廢物超臨界水氣化法具有這樣的分離能力。

克理特尼說,超臨界水氣化法能溶解含碳廢物中的有機物,同時又不影響無機物。其結果是,廢物的有機物幾乎被完全處理成氣體,而無機物保留在灰燼中,隨后被去除。由于該過程中不使用氧氣且溫度相對較低,因此也不會形成有害氣體物質。這些特性使超臨界氣化具有顯著的吸引力。

由于大多數常見和工業廢物都包含有機物和無機物,因此有機物會轉化為氣體,剩余的固體無機物既可以用于其他目的,也可以埋入垃圾填埋場。研究人員強調,超臨界水的獨特性能與持續的技術創新相結合,最終將超越現有的廢物氣化解決方案。他們還表示,新型含碳廢物氣化方法也可以為安全處理危險廢物提供潛在的解決方案。

本古里安大學關于含碳廢物處理的研究得到了以色列政府能源、環境和經濟部的支持。 目前,研究人員正與兩家公司進行商討,以便建立試驗設施并將其技術商業化。

克理特尼說,在過去的10—15年中,他們對含碳廢物處理過程進行了深入研究,以期予以實施,其目標不是回收廢物而是有效地進行處理。他同時表示,他們發現的超臨界氣化中的傳熱特征提供了新的技術方案,應該比傳統技術具有更高的效率。

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責任編輯: 常麗君
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