復旦大學生物質廢棄物水熱分解新技術工博會上放異彩
2014-04-12 17:03:29
admin
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據解放牛網2013年11月2日訊 在上世紀八九十年代的很多科幻作品中，經常會出現這樣一些汽車或者船只，他們把地面和流水的垃圾“吃進肚里”就能從中獲取能量，驅動自己前進。現在，作家們的這一美好愿望已經接近實現。在今年的的工博會高校展區中，復旦大學環境科學與工程系團隊就將帶來他們*新研發的“生物質廢棄物水熱分解新技術”，這一技術可以讓秸稈、水葫蘆等生物廢棄質垃圾在水中分解，提取之后變為像石油那樣的新型生物質燃料，為我們提供新的能源來源。
生物廢棄質：垃圾？NO，新能源！
隨著人類經濟社會的發展，石油、煤炭等化石燃料的消耗量愈發巨大，同時由于其儲量畢竟是有極限的，科學家預測，未來即50～100年人類社會的化石燃料將徹底耗盡。尋找新的替代能源是全世界科學家近年來的一個重要目標，也是擺在各國面前愈加緊迫的一道課題。
在眾多的新能源“替代者”中，一種*不起眼、卻數量眾多的“垃圾”逐漸引起了科學家的關注，那就是生物廢棄質。沒錯，生物質廢棄物中含有纖維素、半纖維素、木質素等，可以為能源和化學品的制備提供大量的原料。
據悉，我國每年產生超過10億噸生物質廢棄物，如農作物秸稈和、水葫蘆、滸苔、林業廢棄物等等。這些廢棄物處理不當，甚至往往造成很多環境污染事件，例如黃浦江等水域里經常發生的水葫蘆聚集成災；青島等海濱城市在暑期經常受到滸苔“綠潮”的襲擊；國內農村每年產生的大量秸稈缺乏處理方式，老百姓只能直接焚燒，而這些焚燒煙霧成為了部分地區PM2.5的主要來源之一。
毫無疑問，對于這席物質更好的處理方法是：通過化學分解，提取出其中的有用物質，轉化成化學品。如果通過新的科學技術，將這些污染環境的垃圾全部循環利用，不僅能大量降低環境污染效應，還能增加新能源的供應，無疑將變害為用、變廢為寶，為改善我國的環境狀況和提高能源安全保障水平帶來福音。
技術突破：在水熱環境下制備分離廢棄質
那么如何使生物廢棄質轉化為寶貴的能源呢？這就要靠分解和制備技術了。復旦大學陳建民、張士成課題組經過長年的跟蹤研究和改良，研發出了生物廢棄質的水熱分解新技術。該技術將水作為一種良好的介質，使其成為生物廢棄質進行化學反應的“溫床”。“水不僅能為分解過程提供便利，還使科研者能更好地控制混合物的分離過程，”復旦大學環境科學與工程系副系主任張士成介紹道。
據悉，如何讓生物質廢棄物在水中定向分解、制備和分離高附加值化學品一直是技術上的難題。過去，對秸稈、水葫蘆這種生物質廢棄物的分解需要先干燥處理，還沒開始分解就消耗了大量成本，在分解后的分離提取過程中，也常常難以控制反應過程。“能不能直接在水熱情況下分解，免去干燥的步驟？”帶著這個疑問，從2008年底起，陳建民、張士成帶領的團隊就瞄準了水熱轉化這一方向，開展了技術攻關。在今年的工博會上，該團隊將展示他們的研究成果——生物質廢棄物液化綜合利用技術，使秸稈、水葫蘆等在水中分解成為可能。
據張士成介紹，新技術取得了兩方面的重大突破。其一，廢棄物如何在水熱催化下實現了定向轉化成有一系列附加值化合物的混合物。“在水熱條件下，先把廢棄物粉碎，在一定溫度、壓力和催化劑條件下讓它們分解，轉化成復雜的液體混合化合物。”——這是再利用廢棄物的重要一步，根據反應條件的不同，可以控制得到不同的化合物。
其二，生物廢棄物形成混合產物后，新技術實現了高效地將需要的部分提取出來。“我們根據混合產物的主要化合物的種類不同，采用膜分離、柱層析等化工工藝，篩選出一系列組合工藝，制作成具有高附加值的化學品。”張老師介紹道。
據悉，目前復旦環科系研究團隊已為該項技術申請國家發明專利9項，授權2項，在能源利用的技術層面開辟了新的高效路徑。該技術也已經在少數企業進行了中試，并且獲得了較好的結果。不久的將來，由水葫蘆、秸稈、滸苔制備的生物質柴油有望很快大規模進行產業化生產，*終廣泛運用與我國產業之中，進入普通百姓的生活。
生物廢棄質的未來：農業工業實現能源“融合”
據介紹，我國每年僅秸稈廢棄物就達7億噸，但由于處地分散，并沒有充分利用起來。“事實上，生物油完全有可能和石油相提并論的，通過技術的進步，可以利用生物質資源去做有高附加值的化工產品和燃料，將農業與工業有機結合起來，”張士成談道，“如果形成生物廢棄質處理的產業鏈，農業經濟和工業經濟將形成整合的連鎖產業環，工業和農業將在用秸稈等農村生物廢棄質生產新能源這個產業上形成真正的實踐與融合，這將有可能成為中國農業經濟升級換代和農村轉型的新增長點。”
生物質廢棄物的能源化利用可以同時解決環境污染問題和能源源短缺問題，形成環境保護與經濟發展的良性循環，具有重要的環境、經濟和社會意義，這必將對我國的環境保護事業和循環經濟發展產生重要的意義。