“超臨界水分解”新方法將含碳廢物變能源

現(xiàn)代人類社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生的廢物數(shù)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(biāo)。

對(duì)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(xué)清潔燃燒實(shí)驗(yàn)室的研究人員找到了將其轉(zhuǎn)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(chǎng)的數(shù)量，又可以用非化石燃料產(chǎn)生能源，為解決含碳廢物給工業(yè)化社會(huì)帶來的難題提供了可行途徑。

研究人員開發(fā)的是一種創(chuàng)新型含碳廢物氣化方法，利用超臨界水的“獨(dú)特化學(xué)性質(zhì)”將有機(jī)材料分解為具有多種潛在用途的氣體，并輕度溶解無機(jī)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(gè)大氣壓，導(dǎo)致水達(dá)到無法明顯區(qū)別出其液相和氣相的狀態(tài)。

在超臨界水的環(huán)境中，含碳廢物中的有機(jī)物被溶解為氫氣、甲烷和二氧化碳。有機(jī)物溶解產(chǎn)生的氫氣和甲烷可以用作化學(xué)工業(yè)的燃料和原料。如氫氣，是人們力圖在未來取代汽油驅(qū)動(dòng)汽車前行的替代燃料。

事實(shí)上，人們研究超臨界氣化方法已長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年。此次，本古里安大學(xué)研究人員開發(fā)的新方法的獨(dú)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(xiàng)目負(fù)責(zé)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(tài)的水具有獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，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(jī)物，同時(shí)又不影響無機(jī)物。其結(jié)果是，廢物的有機(jī)物幾乎被完全處理成氣體，而無機(jī)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(duì)較低，因此也不會(huì)形成有害氣體物質(zhì)。這些特性使超臨界氣化具有顯著的吸引力。

由于大多數(shù)常見和工業(yè)廢物都包含有機(jī)物和無機(jī)物，因此有機(jī)物會(huì)轉(zhuǎn)化為氣體，剩余的固體無機(jī)物既可以用于其他目的，也可以埋入垃圾填埋場(chǎng)。研究人員強(qiáng)調(diào)，超臨界水的獨(dú)特性能與持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合，最終將超越現(xiàn)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(xiǎn)廢物提供潛在的解決方案。

本古里安大學(xué)關(guān)于含碳廢物處理的研究得到了以色列政府能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)部的支持。目前，研究人員正與兩家公司進(jìn)行商討，以便建立試驗(yàn)設(shè)施并將其技術(shù)商業(yè)化。

克理特尼說，在過去的10—15年中，他們對(duì)含碳廢物處理過程進(jìn)行了深入研究，以期予以實(shí)施，其目標(biāo)不是回收廢物而是有效地進(jìn)行處理。他同時(shí)表示，他們發(fā)現(xiàn)的超臨界氣化中的傳熱特征提供了新的技術(shù)方案，應(yīng)該比傳統(tǒng)技術(shù)具有更高的效率。