垃圾变燃料的商业空间

垃圾燃料

       从餐饮垃圾、木屑、玉米秸秆到城市生活垃圾,几乎所有的有机废料都可以用来生产液体燃料。

       据外媒到2015年底,英国航空公司(British Airways)所有从伦敦城市机场(London City Airport)起飞的飞机,都将使用“垃圾”作为燃料,这主要包括伦敦居民产生的废纸、地沟油、植物残枝和其他有机生活废料。

       当然,在变成燃料之前,这些垃圾首先要被运到伦敦的“绿色天空”(GreenSky)生物质燃料工厂进行处理。这家工厂位于伦敦东部,目前还在建造中。建成后,它每年将接收50万吨城市垃圾,并将其中有机成分转化为6万吨航空燃料,这些燃料可以产生40兆瓦的电力。

       对于传统炼油厂,这只相当于他们一周的产量。但是“收集足够的生物质原料运转一个汽油炼油厂那么大规模的生物质燃料工厂,这几乎是不可想象 的。”自然资源保护委员会(Natural Resources Defense Council,一家总部位于纽约市的国际机构)的可再生能源政策主管 纳撒内尔·格林(Nathanael Greene)说。

       “绿色天空”代表了第二代生物质燃料工厂的发展趋势。这类工厂不仅能以各种有机物作为生产原料——玉米秸秆、木屑、其他形式的农业废物,以 及城市垃圾,而且工厂的规模很小。人们希望这种小型工厂可以建造在生物质原料富集的地方,从而大幅度削减原料的运输成本,这与传统的炼油厂恰恰相反。

       支持者认为,由于采用了新的催化技术和紧凑的设计,第二代生物质燃料工厂不但对环境无害,还能在不需要财政补贴的情况下有利可图,这足以和 石油燃料竞争。现在的问题在于,这样的设想距离变为现实还有多远?好在现在已经有客户愿意给生物质燃料工厂一次尝试的机会。相关商业机构已经如雨后春笋般 在芬兰、美国密西西比州和阿拉斯加州等地涌现。

       如果第二代生物质燃料工厂获得成功,格林表示,与第一代工厂相比,它们将具有一个至关重要的优势:以低碳的方式为现有交通工具提供燃料。

       第一代生物质燃料工厂面临的一个关键问题是对原料的兼容性有限。第一代工厂主要依靠已经发展了一千多年的酿酒(啤酒、葡萄酒和烈性酒)技术。他们将玉米和甘蔗等食物磨碎,加入水和酵母,利用自然的发酵过程,产生大量乙醇,而乙醇不仅是绝佳的燃料,还可以与汽油混合使用。

       但是,由于全球人口的不断增长,以及有限的耕地面积,使得利用食物制造燃料的方法有很大局限性。为此,十多年来,生物质燃料行业一直致力于 发展更为经济的方式,利用玉米秸秆、木屑和其他以往会被直接抛弃的副产品作为原料。但这也对发酵方法提出了挑战,因为这些原料含有“牢固”的长链分子(如 纤维素和木质素),酵母很难分解它们。过去5~10年间,利用酸和酶对原料进行预处理的方法取得了进展,在一定程度上克服了这个难题,美国艾奥瓦州和堪萨 斯州都已经开始建造生产纤维素乙醇的工业设备。

热化学反应

       然而,这还不能完全克服发酵方法上的最大难题:“混合阈值”(blend wall)——在不对燃油管线和车辆发动机造成腐蚀的情况下,可 以混合到汽油中的最大乙醇量。在现有模式下,混合阈值约为10%~15%。第一代生物质燃料工厂生产出的乙醇早已满足了这一需求,甚至绰绰有余。事实上, 美国在过去10年间兴建的乙醇精炼厂中,目前已有多家处于闲置状态,出现这种情况的罪魁祸首是大干旱导致的粮食价格上涨和乙醇燃料市场饱和。
       近9年以来,国际石油价格一直居高不下,目前保持在每桶100美元左右,使得大批研究转向热化学反应方面。而热化学工厂能将生物质原料直接转化为燃料——不像生产乙醇,需要使用高温和催化剂。






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