动植物经过亿万年地下沉积形成了石油、煤炭,这个高温高压下的水热反应过程如能大大压缩,可否用于湿垃圾快速转化为可回收的化工原料?这一技术路径被上海科学家和工程师走通了。
他们今天(9日)宣布,上海交大食堂的百公斤中试设备又更进一步:第一台连续式水热资源化湿垃圾技术装置,在浦东投料运行测试成功。在这台拥有每日百吨级处理能力的工业级设备前面,只需1小时——湿垃圾进去,可回收物出来。
【“湿式燃烧”,无废不臭】
各种生物质变油变煤的地质现象,其实是地球上生生不息的自然碳循环。与人们熟知的干式燃烧不同,这一漫长过程属于湿式燃烧,也就是在温度超100摄氏度、压力超1兆帕的特殊条件下完成水热氧化。
上海交通大学环境科学与工程学院金放鸣教授20多年前在日本攻读博士期间,与水热资源化技术结下不解之缘。研究中,她尝试将蔬菜类、肉类、鱼类、脂肪类等不同成分的湿垃圾进行水热氧化“湿式燃烧”,发现无论先前湿垃圾成分如何变化,乙酸都会作为难以继续分解的最终产物残留下来。而乙酸本身,正是一种附加值很高的化工原料。
金放鸣2007年回国后组建碳循环技术研究团队,并获得水热处理有机质废弃物的一系列专利。他们摸清了每一种垃圾成分在水热氧化过程中的转化规律,陆续攻克了有机物在不同水热条件下转化为腐殖酸、甲酸、乙酸等高附加值产品的技术。
与湿垃圾堆肥等传统处理方式相比,水热资源化技术处理无毒无害无三废,更不会产生臭味。其中,“变废为宝”的腐殖酸有机肥,是固体半炭化的有机肥,加工后也可用于土壤污染修复、沙化地修复等;而甲酸“副产品”,则是蓄电池、氢燃料电池等必需原料。
【食堂起步,分布部署】
走出上海交大第三餐饮大楼,这座学生食堂的东面,正运行着百公斤级生活垃圾水热氧化处理的中试设备,实现厨余垃圾就地处置。原来,3年前,何润田博士在金放鸣教授指导下完成了这一连续式中试设备的开发。
今年3月,金放鸣团队获得了沪上环境科技企业投资,双方针对这项自主创新技术的工业化展开深度合作。随后120天,技术团队和工程师团队夜以继日攻坚克难,完成了首套连续式湿垃圾水热资源化工业装置的研发和生产,本月初开机一举成功。
相比于目前应用最为广泛的湿垃圾厌氧发酵技术,水热氧化技术做到设备高度集成化、模块化,便于拆卸安装,进行分布式部署。比如日处理100吨湿垃圾的水热处理核心部分只需60平方米左右,厂房占地面积大大缩小。金放鸣认为,工业化试验成功后,可以根据实际需要,建造大、中、小型装置,应用于城镇、商场、学校等不同场景。尽管能量密度大,但热利用效率高,生物质转化率也高,总体上处理周期短、投资回收周期也短。
【荤素通吃,纸张也收】
目前,全国生活垃圾中,餐厨垃圾占比达到50%以上。这套拥有绿色环保特性的水热资源化技术装置,最适合处理高含水废弃物,而且“荤素通吃”、来者不拒。事实上,解放日报·上观新闻记者了解到,对于湿垃圾中容易留存的纸张,因其本质上也来源于有机物质,也可被分解到位。
众所周知,焚烧垃圾不充分严重破坏空气;而填埋垃圾又会占用和污染土地。金放鸣表示,对于含有碳元素的有机物干湿垃圾,不论是否属于生命体,在经过水热氧化处理后,都可分解成小分子有机物成分,被重新回收加工,制成全新产品。在未来,占生活垃圾总量约40%的干垃圾也可实现水热资源化回收再利用,人类生产生活中产生的垃圾回收利用率将达到90%以上,实现战略性的垃圾全品类回收再利用,可以颠覆垃圾分类中“干湿垃圾”与“可回收物”的分野,真正实现垃圾减量化、无害化、资源化和就地化处理模式。
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