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“超临界水分解”新方法将含碳废物变能源

2020-02-18 09:23来源: 科技日报编辑:遥城

  现代人类社会活动产生的废物数量巨大,如何最大程度地变废为宝是全球众多研究人员和工程师们努力的目标。
  对于一些含碳废物,如混合塑料和废旧轮胎等,以色列本古里安大学清洁燃烧实验室的研究人员找到了将其转化为可利用能源的方法。此举具有双重目的,既可以减少垃圾填埋场的数量,又可以用非化石燃料产生能源,为解决含碳废物给工业化社会带来的难题提供了可行途径。
  研究人员开发的是一种创新型含碳废物气化方法,利用超临界水的“独特化学性质”将有机材料分解为具有多种潜在用途的气体,并轻度溶解无机材料。这里的超临界水,是将水加热到超过374℃并加压到超过219个大气压,导致水达到无法明显区别出其液相和气相的状态。
  在超临界水的环境中,含碳废物中的有机物被溶解为氢气、甲烷和二氧化碳。有机物溶解产生的氢气和甲烷可以用作化学工业的燃料和原料。如氢气,是人们力图在未来取代汽油驱动汽车前行的替代燃料。
  事实上,人们研究超临界气化方法已长达数十年。此次,本古里安大学研究人员开发的新方法的独特之处在于,其使用传热方法将用于加热超临界水和物料的能量再返回到处理过程中。研究项目负责人叶菲姆· 克理特尼博士表示,必须找到将废物中有用成分和无用或有害成分分开的途径。由于处于超临界状态的水具有独特的化学性质,使废物超临界水气化法具有这样的分离能力。
  克理特尼说,超临界水气化法能溶解含碳废物中的有机物,同时又不影响无机物。其结果是,废物的有机物几乎被完全处理成气体,而无机物保留在灰烬中,随后被去除。由于该过程中不使用氧气且温度相对较低,因此也不会形成有害气体物质。这些特性使超临界气化具有显著的吸引力。
  由于大多数常见和工业废物都包含有机物和无机物,因此有机物会转化为气体,剩余的固体无机物既可以用于其他目的,也可以埋入垃圾填埋场。研究人员强调,超临界水的独特性能与持续的技术创新相结合,最终将超越现有的废物气化解决方案。他们还表示,新型含碳废物气化方法也可以为安全处理危险废物提供潜在的解决方案。
  本古里安大学关于含碳废物处理的研究得到了以色列政府能源、环境和经济部的支持。目前,研究人员正与两家公司进行商讨,以便建立试验设施并将其技术商业化。
  克理特尼说,在过去的10—15年中,他们对含碳废物处理过程进行了深入研究,以期予以实施,其目标不是回收废物而是有效地进行处理。他同时表示,他们发现的超临界气化中的传热特征提供了新的技术方案,应该比传统技术具有更高的效率。(毛黎)

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