老侯漫谈:垃圾制氢——“一举多得”的新兴技术

 

8月18日,科技部等九部门联合印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》。《方案》提出:研发可再生能源高效低成本制氢技术、大规模物理储氢和化学储氢技术、大规模及长距离管道输氢技术、氢能安全技术等;探索研发新型制氢和储氢技术。

 

同期,鹏博士研究院发布了最新一期研究简报,重点关注了《垃圾制氢——经济性、减碳性兼备的再生资源新方向》。氢能是国家双碳目标实现的重要支撑,也是鹏博士未来发展的重要领域,今天我们请到了鹏博士研究院负责人侯兴泽,为我们解读“垃圾制氢”这一课题。

 

 

PART ONE

 

主持人:垃圾制氢为什么会成为业界关注的新方式?有哪些特点和优势?

 

老侯:垃圾制氢,是一个“变废为宝”的技术,国内外都在积极开展研究。这个技术在欧洲已经应用近20年了,起初是为了应对城市垃圾治理的全球化难题。

 

 

(国外某垃圾填埋场,图源:Pixabay)

 

目前在我国主要通过填埋或者燃烧的方式进行处理。垃圾作为燃料时,燃烧过程中会产生大量热能,这些热能将会进行二次利用。采用这种方式会产生极易造成环境二次污染的化合物、重金属及飞灰,不仅对垃圾处理厂选址要求严苛,还会大量占用土地资源、甚至污染环境。

 

垃圾制氢技术,主要有两大优势:

 

第一,重金属等有毒有害物质经过超高温处理后,可以实现无公害的玻璃化,不会产生二次污染;

 

第二,垃圾原料在1600℃高温下,有机物将直接气化成合成气体,通过洗涤分离和储存,可以避免产生飞灰。

 

按照现在最新的技术能力,垃圾制氢过程产生的排放量仅为欧洲标准的20%,对于环境保护有着很好的效用;而在这一过程中,除了能够产生绿色氢气之外,还会产生大量伴生物,这些伴生物也有着广泛的应用场景。

 

 

PART TWO

 

主持人:能否为我们简单介绍一下,垃圾制氢技术的应用发展现状?

 

老侯:国内现在已有多个城市正在开展垃圾制氢试点,如北京、上海、武汉等,这些大型城市的垃圾日产量很高,且土地稀缺。

 

从单一成本来看,垃圾制氢的成本将高于垃圾焚烧处理。它需要达到1600℃的高温燃烧环境,想要达到这个温度需要用到纯氧、空气分离机及以为其供给能源的天然气,温度环境达到标准后,固体垃圾才能转化、分离,因此成本会高很多。

 

我们国家的垃圾处理水平还需要提升,现有城市垃圾的含水量大、热值低,无法达到垃圾制氢的理论最大值,即每天燃烧400吨垃圾,一年输出48万²氢气。

 

 

PART THREE

 

主持人:目前,国内正在推进垃圾分类制度,垃圾制氢对原料有怎样的要求?

 

老侯:当然是热值越高越好。从垃圾制氢角度来讲,除去水分含量过高的,对于原料没有特殊的要求。高温环境下,有机物和无机物进一步实现分离,重金属被玻璃状物质包裹,有效避免了对土壤和水源的二次污染。

 

国家实行垃圾分类对该技术的运用有着极大的好处,前面讲了,我们最担心的就是垃圾含水量过高,而这一问题主要来源于我们的厨余垃圾。通过垃圾分类,这部分不耐烧垃圾可以被剥离出去,剩余的都是热值较高的,对我们更有利。

 

 

PART FOUR

 

主持人:请您为大家介绍一下当前主流的垃圾制氢的技术有哪些?未来发展趋势如何?

 

老侯:除了我们上面讲的技术之外,国际上还有一些其他技术,诸如:等离子体辅助气化、沼气制氢、分布式模块化发电、移动喷射水平气化等等。

 

在未来发展方面,我认为垃圾制氢在氢能源产业中的占比有限,但综合价值很高,是一种值得推广的新技术。说它占比有限,主要是由于其成本相较于其他制氢技术相对较高,产能也有限,特别是伴随着电解水制氢的普及,其成本得以快速下降,同时单位产能也远高于垃圾制氢。

 

从全局上看,垃圾制氢技术的收益更加广泛:

1、它可以有效协助解决城市生活垃圾处置这一世界性难题,获得部分政府补贴;

2、对于已经深埋地下的生活垃圾,可以直接进行利用,可以减少垃圾填埋对土壤和水源的污染;

3、在制氢过程中产生的大量伴生物,如干冰、玻璃体等,可以进行二次利用,创造额外收益;

4、也是最重要的一点,它解决了垃圾填埋占用土地资源的问题,预计可以有效腾退大量土地资源,可产生难以估量的经济价值。

 

伴随着国家新能源战略的不断落地,一系列助推氢能产业发展的政策性文件也在不断出台,越来越多的企业将目光投向了这一领域。垃圾制氢,作为一种新型的制氢技术,同时也是一种生活垃圾处理技术,正逐渐受到关注和重视。

时间:2022-08-25