垃圾制氢，能帮人类摆脱生态危机吗？

下一代最完美的能源解决方案是什么？

风能、太阳能、潮汐能，也许并不足以使世界经济脱碳，最有可能实现这一目标的是氢能源。氢能源应用广泛、方便储存运输、零排放，几乎是完美能源。

然而超过95%的氢气都是由化石燃料制备，存在严重污染。目前，全球一些公司已经尝试商业化垃圾制氢，以实现“碳中和”排放甚至“负碳”排放。这种方案有望帮助地球摆脱环境困境。中国首个垃圾转化制氢项目也已在武汉落地。

城市垃圾都到哪里去了?

在大多数情况下，全球经济运行遵循以下线性模型:获取→制造→浪费。常见的城市固体垃圾包括塑料、合成纤维、轮胎和食物，主要构成就是有机物。虽然这些材料有再利用的潜力，但许多这样的资源最终会被烧掉或填埋在垃圾填埋场。这不仅导致大量的能源和物质损失，而且还将有害污染物引入空气中。

由于资源有限，环境需求日益受到关注，循环经济至关重要。要从线性经济完全过渡到循环经济，就需要对现有的生产方法进行重大改革。幸运的是，已经有了一些解决方案，如等离子气化。

等离子体气化是如何工作的?

等离子炬通过在两个电极之间流动气体来产生可达到 6,000 °C 以上温度的等离子（电离气体）羽流。在如此高的温度下，火炬可用于气化固体废物。等离子气化将有机废物转化为合成气（主要是 H2 和 CO），将无机和金属废物转化为炉渣。合成气通常用于生产各种合成燃料，也可作为一种高纯度制氢方法。

等离子气化可用于大多数垃圾废物，包括污水和危险废物。它的主要限制是核废料的分解。虽然这项技术是利用废料的绝佳方式，但它并没有否定优化系统以首先减少浪费的需要。

等离子气化环保吗？

这取决于系统设置的细节以及如何利用过程输出。必须在工艺成本/效率和环境考虑之间取得平衡。

例如，在进行等离子气化时，产生的合成气被分离成 CO 和 H2。燃烧 CO 以产生能量以供给过程，这有效地提高了能源效率并最大限度地减少了浪费。然而，它也会产生二氧化碳。等离子气化的效率和清洁度还取决于合成气的分离、处理和利用情况。如果处理得当，气化有可能将废物转化为真正的绿色氢气。

等离子气化的能源和成本要求

首先，考虑电解，因为它是一项旨在生产环保氢气的新兴技术。虽然电解有望成为一种相当简单的绿色氢生产方法，但它需要大量的可再生能源。因此，在电解能够有效地大规模生产高效、负担得起的氢气之前，仍然需要重大的技术进步。

另一方面，等离子气化的能量需求非常低。MW 级电解槽需要大约 53 kWh/kg 的氢气，而等离子炬仅需要 2 kWh/kg 的氢气（以在电极之间产生电流）。等离子系统的成本可能会有所不同，具体取决于它们使用的气体。虽然一些基本系统可以简单地使用空气运行，但其他系统使用氧气、氮气、氩气、氢气和各种其他气体的组合。气体成本取决于系统，更高性能的系统需要更昂贵的气体。

垃圾制氢项目

垃圾制氢的一举两得，从制氢成本看，目前用垃圾制氢还谈不上划算。虽然垃圾制氢显然还有一大段“降成本”的路要走，但若考虑到用风能或太阳能等再生电力电解水制氢的成本更是高达2-3倍，垃圾制氢的优势还是非常明显。况且，垃圾制氢的意义不只在制氢，还能有效处理垃圾。也有越来越多的公司加入商业制氢领域。

每隔一分钟，这个垃圾填埋场就会释放出约850立方米的填埋气，主要是微生物作用下产生的二氧化碳和甲烷，大部分填埋气会被管网回收，用于生产电力，但垃圾还是被浪费了。如果可以将垃圾作为原料生产氢，今后说不定人类就不需要普恩特山这样的垃圾填埋场了，垃圾将得到妥善处理，能源也将更加清洁，这是帮助地球摆脱现在环境困境的一大机会。

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