建立逆向工程体系 生活垃圾“炼”成“气”“油”

在上海市金山工业区，一台日处理能力100吨城市生活垃圾的成套装置正有序运行着。只见装有生活垃圾的自卸车从专用通道驶入卸料大厅，根据信号灯等指引将垃圾倒在指定的预检区位上。预检机检出超大件垃圾后，其他垃圾被自动装入日料仓;被检出的超大垃圾经专用破碎机粉碎后，再装入日料仓。

接着，上料机把日料仓中的垃圾有序送入反应器系统。在预设温度、压力及添加剂作用等条件下，垃圾中有机成分被转化成了气、油、炭“三态”初级能源物质，并分别通过不同的收集系统分开收集、储存。垃圾中不参与反应的金属和无机物，随着炭化物一起排出反应系统，进入金属分选机，再进行金属物与建筑残渣分离，回收处理……

上海弘和环保科技有限公司董事长陈鸽飞说，迄今为止，这台装置已稳定示范运行一年多时间，并已成功转化处理了1200多吨垃圾。裂解得到的油和炭经多家用户试用，回馈信息良好，通过分子蒸馏方法还能将“油”提炼成供发动机使用的柴油。

生活垃圾“炼”成“气”“油”

垃圾，已成为我国社会的“顽疾”。目前，我国垃圾年增长率超过10%，年产近1.5亿吨。超过1/3城市遭遇“垃圾围城”，城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，累计侵占土地75万亩;农村也在劫难逃，不少地方处于“垃圾靠风刮”的状态。

10月29日，中国高科技产业化研究会在北京主持召开科技成果鉴定会。上海弘和自主研发“城市生活垃圾无害化低温无氧还原裂解转化处理产业化示范装置”科技成果通过了鉴定。鉴定专家们还一致认为，企业自主研发的裂解技术及装置，已具备了产业化应用条件，在生活垃圾裂解处理领域达国际领先水平。

该公司和同济大学共同承担了“十一五”国家科技支撑计划“城乡生活垃圾中废塑料高效稳定裂解技术与示范”课题和上海市配套科研示范项目“城市生活垃圾裂解装置连续运行及废水废气处理工艺的关键技术研究”，该项目就是在上述课题、项目研发成果基础上的延伸，并应用型转化。

如何做到把垃圾变成能源?陈鸽飞解释说，公司所发明的“城市生活垃圾无氧还原裂解转化技术”，即通过对有机物适度加热，使组成有机物的大分子链段在一定压力、温度、时间及添加剂作用条件下发生断裂而转化成可再利用的可燃气、裂化油、固体炭等“三态” 初级能源物质。

“这就如同成千上万年前的生物质，经过长期地下裂变而形成地球上的煤、石油、天然气。”陈鸽飞说，该技术的基本研究思路是让生活垃圾找到“回去”的路。即任何有机垃圾物质，无论是“荤”的、“素”的还是“人造”的，已没有使用价值，不过，它们都是由基本有机分子合成而来，只是其各自的合成条件和环境不尽相同。按照有机物质基本合成反应规律，都应存在合成反应的逆条件。如能有效地找到该类逆条件，有机物的大分子都应该能被降解。因此，找到逆条件并建立逆向工程体系，是实现将有机垃圾物质送“回家”的关键。

“炼”就过程“零污染”

“城市生活垃圾无害化低温无氧还原裂解转化处理产业化示范装置”由垃圾收储台、中间储存库、机械给料机、皮带传输机、喂料脱气釜、还原裂解反应釜、燃气分离收集、裂化油分离收集、炭粉分离收集、建筑金属渣块分离收集、污水收集及处理回收系统等单元组成的一体化生产装置。

陈鸽飞说，对高分子有机物分子链的断鍵裂解，传统技术一般都采用氧化断鍵和热力断鍵。但该类方法会激发产生化学活性极大的游离基，使反应过程会伴生众多副反应，还会合成如“二噁英”等有毒有害物质。

“低温无氧还原裂解转化处理技术是通过还原反应，将构成有机垃圾物的高分子‘拆开’成若干个小分子，原有的高分子化学键能通过重整转移的形式被重新分配，或保留到新构成的小分子物质中。再根据新生物质的物理特性将它们各自分离，即可得到有资源价值的油、气、炭类物质。”陈鸽飞表示，由于该反应过程是在密闭环境进行，系统环境的无氧条件能杜绝“二噁英”等有害物的合成，而且工艺过程对反应产物实行全收集，系统无排放，可实现无害化并对环境“零污染”。

陈鸽飞说，裂解技术不但能解决随着城市化进程加快带来的环境和能源问题，资源的循环利用和二氧化碳减排问题，还能大大地减轻人类活动对环境及大气的破坏。

中国可再生能源学会副理事长、高工孟宪淦等也表示，生活垃圾无氧还原裂解转化技术及装置，以裂解方式处理生活垃圾，实现生活垃圾资源化，提高了环境和经济效益，适合我国国情，为生活垃圾处理提供了新途径;通过清洁工艺优化组合，将生产过程中的废气、废水进行循环再利用，实现了产业化应用，有效减少了有害物质排放;企业自主研发的生物质裂解转化处理工艺、固体物料在反应釜中的流动技术，实现了连续化生产，为项目产业化提供了技术保障;项目装置及转化物经检测符合标准，用户应用评价良好等。

成本比垃圾焚烧发电低50%以上

目前，对城市生活垃圾的主要处理方式为填埋和焚烧。填埋需占用大量的土地，而且被填埋垃圾中的有机物会腐烂并产生高浓度的渗滤液，不但处理成本高而且环境隐患大，目前在寸土寸金的城市里难以持续大范围推行;垃圾焚烧处理过程成本昂贵，烟气治理要求高。因此，寻找新的资源转化技术，实现生活垃圾的无害化处理已成当前城市发展及管理的“刚需”。

据经济核算，与垃圾焚烧发电相比，生活垃圾无害化低温无氧还原裂解转化技术及装置的建设成、处理成本要低50%以上。即以日处理200吨生活垃圾规模的工厂为例，其建设投资约1亿人民币，即吨垃圾处置能力投资成本为50万元人民币，若规模放大到1000吨/日，其投入成本还可大幅下降。而正规焚烧电厂，即使建成上千吨规模的电厂，其单位成本基本都要超过60万元人民币。此外，从处理过程的运行成本来说，由于生活垃圾裂解项目是以“废”制“废”，除了用少量的电外，完全可用废弃物自身炼化产生的能源来处理“自己”。因此，其主要运行成本是人工费。按目前上海人工标准测算，吨垃圾处理成本不超过100元人民币。

陈鸽飞还算了一笔账，单以上海为例，若生活垃圾全部采用该技术处理，每年至少可转化得到动力油资源216000吨、有机碳粉资源2160000吨。如按现价折算，每年可提供的“矿产资源性”价值至少超过50亿元人民币。

背景阅读

含碳垃圾变“石油”

有机垃圾变能源技术目前已成为全世界研究的热点。2009年12月7日美国科学网站问卷全球科学家，宣布了美国最新的十大环保技术，名列榜首的就是“含碳垃圾变石油”。

在2007年5月10日出版的《自然》杂志上，美国康奈尔大学生物地球化学家Johannes Lehmann设想了一种经济且有效应对全球变暖的方式，即通过生物吸收固定大自然的二氧化碳，再通过在无氧条件下裂解树木、草和农作物秸秆等，产生可利用的生物能源。

Johannes认为，通过低温无氧裂解方式制得生物能源，在残渣中剩余碳沉积量将是其他能源获取途径的两倍。该过程产生的气体和其他生物燃料产品中的碳含量会降低。运用这种方法，能额外减少12%至84%的温室气体排放。此外，让裂解反应产生的固体产物回到土壤，会形成稳定而长久的碳沉积，能改善土壤结构，提高肥料效率和保持度，最终使土壤的生产力得到提升。(记者 李 禾)