从食物残渣,园林插枝甚至人类排污中制煤| 地平线杂志

欧洲存在生物废物问题。 与其使用富碳材料作为燃料, 数百万吨有机废料倾倒在垃圾填埋场分解并释放出温室气体。

同时, 欧盟进口数百万吨煤炭用于工业用途和能源生产。 这带来了受脆弱的供应链约束的原材料,增加了碳排放,欧盟旨在减少对原材料的依赖。

解决这些失衡的努力可以找到生物煤的解决方案-一种由有机废物制成的碳中和商品,可以用作能源,工业原料或什至用于存储碳而不是将其排放到大气中。

“(生物煤)技术可以在(市场)中发挥重要作用,首先是因为我们回收高价值的材料,其次是因为其回收速度快,其次是……可以避免二氧化碳的排放,”创始人兼首席技术官玛丽莎·埃尔南德斯·拉托雷(Marisa Hernandez Latorre)说。位于西班牙巴伦西亚的可持续技术公司Ingelia的执行官。

制造煤炭替代品的一种方法是称为水热碳化(HTC)的过程,该过程使用压力下的过热水在数小时内生产出生物煤。 化石煤的地质形成通常需要数百万年的时间。

埃尔南德斯·拉托雷(Hernandez Latorre)表示:“这实际上是一个非常简单且稳定的过程,因为它的作用就像加速自然形成煤炭一样。”

Ingelia已为西班牙,英国和比利时的三座生物煤工厂开发了专有的HTC工艺,其总产能为每年8,000吨生物煤。 还有几家正在等待监管部门的批准,并在未来几年内将产能翻番。

Hernandez Latorre表示:“ HTC生物煤……不仅避免在工业流程中使用硬煤,而且还避免了垃圾填埋场的甲烷排放,”他补充说,该技术可以从有机废物中回收多达95%的碳。

甲烷甚至更多 强大的温室气体 比二氧化碳要多,一个重要的来源是垃圾场。 欧洲每年都会在垃圾填埋场中丢弃数百万吨生物垃圾,甚至在有甲烷捕集系统的地方,也有很大一部分气体可以逸出。

压力锅

已经开发了几种不同的HTC方法,但该过程通常沿压力锅运行,尽管其成分从食品或饮料加工的残留物,农业废料,林业碎片(如木片和锯末)到玉米芯和污水。

将生物废料在2兆帕斯卡(MPa)的压力或20个大气压下,在180°C至250°C的温度下放入称为反应器的设备中。 这意味着系统中的水是过热的,而不是转化为蒸汽。

该反应堆将有机材料中的固体转化为硬生物煤(也称为水煤),而液体可以分别收集并用作生物肥料,所释放的任何气体均可以收集并用于为系统提供动力。

不管使用哪种生物废物,生物煤具有相似的特性,尽管不同的原料会通过确定灰分含量来影响质量。 反应器中的条件会破坏病原体,并且产生的产品是无菌的。 在将煤泥压缩成团块或小球之前,还可以对其进行处理以去除玻璃或金属的碎石或碎片。

Ingelia的基本HTC工艺可以使用食物垃圾,例如生产类似于化石棕煤的生物煤,其中包含约60%的碳。 然后,这种水炭可以通过额外的步骤来制造更高价值的“设计者”生物煤,去除灰分和挥发物以确保碳含量高达90%-能够与顶级硬煤竞争。

埃尔南德斯·拉托雷说:“我们可以使用(进一步加工)来定制最终产品,从生物材料中准确地获取他们在循环经济(系统)中工业过程所需的东西。”

“ HTC生物煤……不仅避免在工业流程中使用硬煤,还避免了垃圾填埋场的甲烷排放。”

玛丽莎·埃尔南德斯·拉托雷(Marisa Hernandez Latorre),Ingelia首席执行官

温室气体

Hernandez Latorre表示,Ingelia内部研究表明,与有或没有甲烷回收系统的垃圾填埋场相比,每吨HTC生物煤可避免6.5至8.3吨二氧化碳当量。

她说,最基本的水煤的市场价值为每吨170欧元,而含碳量最高的高档生物煤的市场价值则超过每吨400欧元,这取决于其用途。

Ingelia已将其来自多个研究项目的研究结果整合到HTC流程中,并将其技术的目标对象为依赖煤炭,污水处理(必须处理有机废物)以及能源生产商从燃煤发电转向可再生能源的行业。

随着COVID-19大流行引起的煤炭价格下跌和经济放缓的需求,生物煤可能需要时间来取代全球工业中的化石燃料。 但这为那些必须处理有机废物和 达到欧盟到2050年实现碳中和的计划

埃尔南德斯·拉托雷(Hernandez Latorre),他于6月12日被任命为欧盟 任务创新冠军 她在清洁能源研究中的工作,在接下来的10-15年中将扮演越来越重要的角色。

她补充说:“市场确实为接受或实施新技术做好了准备,唯一的是它们需要得到足够的大规模开发。”

工业界需要生物煤有足够的市场可利用性,以便提前计划替代化石燃料。 投资者希望确保他们有足够的生物废料可以处理-以及用户承诺购买产品-然后再投资购买复杂的HTC设备,这些设备可能要花费数十万甚至数百万欧元。

可以从有机废料(如食物残渣)中制成生物煤压块或颗粒。  图片来源-Ingelia

低技术

尽管生物废料在全球范围内构成问题,但在许多发展中国家,这些设置成本却高得令人望而却步。

韩国研究人员Jae Wook Chung博士说,但是一种低成本,低技术的版本,利用人类的粪便来制造生物煤和化肥,可以给人们缺乏卫生设施的地方带来双重好处。

他认为世卫组织估计,既有可能为社区创造收入,又有可能解决因未经处理的排泄物而造成的环境和健康问题。 6.73亿人在露天排便 –在街道上,灌木丛后面或在开放水域中。

研究表明HTC反应堆的制造成本低于20,000欧元,但钟博士的目标是使用一个名为 开发一种甚至更简单,更便宜的模型,可以在贫困,高密度社区中使用,例如肯尼亚首都内罗毕的基贝拉贫民窟。

他设想了一个与油桶大小类似的系统,该油桶由不锈钢管制成,可在许多发展中国家用作建筑用品。 而且他想从反应堆外部监控温度和压力,避免使用昂贵的探头。

Chung博士还将重点研究确保可持续地供应废物进行处理的方法-可能通过有组织地排空厕所或便携式厕所-并展示生物煤和液体肥料的经济利益。

他认为使卫生系统对社区有利可图,这是使其可持续发展的关键,也是在目前缺乏卫生系统的地区提供厕所的关键。

他说,(这些)经济利益还将帮助那些对使用传统厕所有文化障碍的人摆脱便溺。

本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。


This article – ” 从食物残渣,园林插枝甚至人类排污中制煤| 地平线杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research and Innovation magazine

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