豬糞垃圾變身“新能源”，什么是生物質(zhì)能

   在熱映國(guó)產(chǎn)科幻電影《流浪地球》中，陷入絕境的人類(lèi)最后依靠燃燒氫氣“拯救地球”，而事實(shí)上氫能的利用早已走進(jìn)日常生活中。如果說(shuō)氫能太虛無(wú)縹緲，那么我們?nèi)粘Ｉ钪械奈鞴掀ず宛B(yǎng)殖場(chǎng)里的豬糞則是最實(shí)實(shí)在在、隨處可見(jiàn)的能源供給物，并且它們都擁有共同的特點(diǎn)：潔凈。在工商業(yè)發(fā)達(dá)的珠三角地區(qū)，節(jié)能減排、降低能耗是低碳發(fā)展的必由之路。作為清潔能源的生物質(zhì)能正逐漸走進(jìn)廣東的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活領(lǐng)域。生物質(zhì)能未來(lái)的技術(shù)革新將有望為廣東的發(fā)展提供新型“燃料”。

      生物質(zhì)能幾乎無(wú)處不在，卻又不為人熟知，目前在全世界的能源體系當(dāng)中占比相當(dāng)?shù)?，這也意味著，發(fā)展生物質(zhì)能有巨大的提升空間。植物通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能富集并以生物質(zhì)（淀粉、纖維素、糖等）作為媒介儲(chǔ)存起來(lái)，以此為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化出來(lái)的能源就稱(chēng)之為生物質(zhì)能。

       目前常見(jiàn)的生物質(zhì)能主要分為氣體、液體和固體三種，如沼氣、生物燃料乙醇和生物柴油以及顆粒燃料等其實(shí)就是在利用生物質(zhì)能。同時(shí)，生物質(zhì)能對(duì)環(huán)境相當(dāng)友好，能源的原材料主要是農(nóng)林業(yè)廢棄物（植物、動(dòng)物糞便等），可以有效實(shí)現(xiàn)廢物資源化；而且產(chǎn)品清潔、可再生，可降低二氧化碳排放，是一種相當(dāng)理想的可再生清潔能源。

      在廣州，有一條路以“能源”命名，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所就坐落在這條路上。據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“研究所”）定位是新能源與可再生能源領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)利用，主要從事清潔能源工程科學(xué)領(lǐng)域的高技術(shù)研究，并以后續(xù)能源中的新能源與可再生能源為主要研究方向。

      進(jìn)入研究所，首先映入眼簾的是生物質(zhì)能源大樓，這里將轉(zhuǎn)化出大量的科研成果，服務(wù)于能源革命。

     “生物質(zhì)能必須大力發(fā)展?！毖芯克难芯繂T、副主任袁浩然談及生物質(zhì)能時(shí)說(shuō)，“因?yàn)檫@不僅關(guān)系到能源的問(wèn)題，同時(shí)關(guān)系到生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題?！痹迫恢鞴サ姆较蚴怯袡C(jī)固體廢棄物清潔利用，通俗地理解就是處理日常生活生產(chǎn)中產(chǎn)生的市政污泥以及生活垃圾，這些廢棄物的處理目前主要采取填埋和焚燒兩種方式。對(duì)于日益重要的土地資源來(lái)說(shuō)，填埋并不符合長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需求，更是對(duì)資源的浪費(fèi)。

      袁浩然說(shuō)：“在我們看來(lái)，這些廢棄物都是可以加以利用的資源?！边@與他辦公室墻上掛著的中國(guó)科學(xué)院原院長(zhǎng)路甬祥的題字“變廢為寶”的理念不謀而合。

      普通的焚燒處理，存在先天的不足。袁浩然說(shuō)，以垃圾焚燒為例，現(xiàn)在焚燒生活垃圾以全量焚燒為主，即把所有垃圾混在一起焚燒。常見(jiàn)的垃圾有西瓜皮、塑料袋，兩者燃燒速度并不相同。如果焚燒爐設(shè)置的參數(shù)以西瓜皮的燃燒速度為準(zhǔn)，則焚燒需時(shí)很長(zhǎng)，塑料袋早就燒完了，西瓜皮的焚燒卻還未結(jié)束，效率較低；如果以塑料袋的燃燒速度為準(zhǔn)，則塑料袋燒完了，西瓜皮卻還沒(méi)燒完，導(dǎo)致焚燒不完全。垃圾分類(lèi)全鏈條執(zhí)行的重要性由此突顯出來(lái)，更重要的是研發(fā)能解決這些問(wèn)題的新技術(shù)。

      鑒于目前處理廢棄物技術(shù)的不足，袁浩然帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)設(shè)法研發(fā)出更高效、更清潔的處理手段——城鎮(zhèn)及工業(yè)有機(jī)固廢高效熱解技術(shù)及大型化裝備。該項(xiàng)目去年年底入選2018年國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“固廢資源化”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)。袁浩然是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，而團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家為中國(guó)工程院院士陳勇，他也是袁浩然的老師?！暗侥壳盀橹?，他是我國(guó)唯一一位因?yàn)檠芯繌U棄物而當(dāng)上院士的科學(xué)家。”據(jù)了解，該項(xiàng)目最核心的目標(biāo)是要提高熱解廢棄物的處理量，并且有效降低熱解燃燒過(guò)程中的二次污染。

      熱解跟燃燒不同，熱解過(guò)程沒(méi)有明火，而是把可燃物經(jīng)高溫裂解成小分子，如烷烴類(lèi)等物質(zhì)。經(jīng)熱解后再燃燒這些小分子，可有效降低二噁英、氮氧化物等污染物。目前袁浩然的團(tuán)隊(duì)已與企業(yè)合作，在汕頭澄海建設(shè)一個(gè)大型的高效熱解有機(jī)固廢裝置，裝置在今年7月份可投入使用，預(yù)計(jì)每次使用處理上限可達(dá)60噸?！霸擁?xiàng)目也是今年廣東‘揚(yáng)帆計(jì)劃’的一個(gè)主要內(nèi)容?！痹迫徽f(shuō)，高效熱解有機(jī)固廢裝置在運(yùn)作時(shí)，最直觀的效果便是廢棄物經(jīng)熱解處理后，在尾氣排放管出口基本看不到有色污染氣體排出。

      那么經(jīng)過(guò)這套裝置處理后，可以產(chǎn)出什么？首先，處理后剩下的殘?jiān)际且环N非常理想的土壤修復(fù)劑，可有效提高土壤的有機(jī)物含量；同時(shí)，殘?jiān)歼€是一種有效的吸附劑，可吸附土壤中的重金屬，有效降低農(nóng)作物的重金屬含量，可應(yīng)用到農(nóng)田和礦山的修復(fù)。此外，熱解燃燒生成的熱量可用于發(fā)電和供熱，與傳統(tǒng)焚燒發(fā)電相比，熱解燃燒的發(fā)電效率更高。

      《流浪地球》的“絕地求生”術(shù)正在變成現(xiàn)實(shí)。

      “這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里的儀器價(jià)值600萬(wàn)元?！敝x君在向廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者展示的時(shí)候自豪地說(shuō)，而這僅僅是廣東省高校生物質(zhì)能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的其中一個(gè)子實(shí)驗(yàn)室。謝君是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的主任，同時(shí)是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的生物化學(xué)教授。該實(shí)驗(yàn)室剛遷到新址，裝修工作正如火如荼地進(jìn)行。與之相反，另外幾個(gè)子實(shí)驗(yàn)室里的機(jī)器正有條不紊地安靜工作。未來(lái)這里的科研成果將為廣東發(fā)展生物質(zhì)能提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

      生物質(zhì)能受到重視的同時(shí)，也面臨著許多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題：生物質(zhì)原料的能量密度比較小，而且原料比較分散導(dǎo)致收集、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸存在一定困難；其次是目前某些技術(shù)環(huán)節(jié)成本依然較高，如纖維素乙醇的酶解過(guò)程就耗費(fèi)不小。這兩方面的因素導(dǎo)致了生物質(zhì)能產(chǎn)品效益未能盡如人意。但謝君認(rèn)為，只要努力突破技術(shù)難關(guān)降低成本，生物質(zhì)能的發(fā)展前景依然相當(dāng)樂(lè)觀?！拔覀円欢ㄒ３帜托?，科學(xué)家們也要努力突破。”謝君說(shuō)。

      “這里面是豬糞?！敝x君指著一套正在運(yùn)作的儀器說(shuō)，眼前所見(jiàn)，玻璃器皿里放著黑褐色的物質(zhì)，那便是豬糞等的混合物，通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)化便可制取沼氣，這套儀器所在的正是廣東省高校生物質(zhì)能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（下稱(chēng)“實(shí)驗(yàn)室”）。實(shí)驗(yàn)室主要聚焦能源植物資源與利用和有機(jī)固廢資源化綜合利用，而謝君帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正著手攻克一個(gè)重要的課題：將沼氣全組分轉(zhuǎn)化成甲醇，從而推動(dòng)甲醇的后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

      由謝君主持，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所、中石化集團(tuán)新星公司、廣東溫氏集團(tuán)和廣東合即得能源科技有限公司聯(lián)合承擔(dān)的“2017~2019年廣東省應(yīng)用科技研發(fā)重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃（2017B020238005）：有機(jī)固廢資源化與高值利用技術(shù)裝備研究及應(yīng)用示范”，主要任務(wù)之一便是研制“沼氣全組分轉(zhuǎn)化甲醇成套裝置”。據(jù)謝君介紹，目前畜禽養(yǎng)殖廢棄物、農(nóng)林廢棄物、餐廚垃圾、城市污水污泥等厭氧處理產(chǎn)生大量的沼氣以及石油伴生氣難以利用，將其轉(zhuǎn)化為甲醇是有效的利用方式。城市生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的有機(jī)固廢經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化可得到沼氣、沼液和沼渣，后兩者可用作生物肥料，而沼氣經(jīng)過(guò)脫硫處理后，利用沼氣全組分轉(zhuǎn)化甲醇技術(shù)則可將沼氣全部轉(zhuǎn)化為甲醇，甲醇可與水在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氣。

       氫氣熱值高、無(wú)污染，與氧氣燃燒只生成水，被認(rèn)為是最理想的清潔能源，熱映中的國(guó)產(chǎn)科幻電影《流浪地球》中人類(lèi)正是通過(guò)燃燒氫氣“絕地求生”。然而運(yùn)輸及儲(chǔ)存的成本和技術(shù)一直是制約其廣泛使用的難題。通過(guò)謝君團(tuán)隊(duì)的技術(shù)，則可大量生產(chǎn)甲醇，從而把運(yùn)輸儲(chǔ)存氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)輸儲(chǔ)存甲醇，由于后者所需的技術(shù)簡(jiǎn)單且成本低，這樣便可大大提高氫氣的使用效益。

       據(jù)悉，目前行業(yè)內(nèi)正加緊研發(fā)水氫高氫機(jī)，把甲醇儲(chǔ)存在內(nèi)即可隨時(shí)制取高純度氫氣，而且氫氣即產(chǎn)即用，可達(dá)到產(chǎn)氫不見(jiàn)氫的水平。這些技術(shù)一旦突破成功、鋪開(kāi)使用，以甲醇為基礎(chǔ)的生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)鏈條將被拓寬，氫能的發(fā)展將因此而被推動(dòng)，未來(lái)廣東地區(qū)的清潔能源體系也將得到巨大補(bǔ)充，從而加緊發(fā)展具有鮮明地域特色的生物質(zhì)能。