复旦大学生物质废弃物水热分解新技术工博会上放异彩
2014-04-12 17:03:29
admin
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据解放牛网2013年11月2日讯 在上世纪八九十年代的很多科幻作品中，经常会出现这样一些汽车或者船只，他们把地面和流水的垃圾“吃进肚里”就能从中获取能量，驱动自己前进。现在，作家们的这一美好愿望已经接近实现。在今年的的工博会高校展区中，复旦大学环境科学与工程系团队就将带来他们*新研发的“生物质废弃物水热分解新技术”，这一技术可以让秸秆、水葫芦等生物废弃质垃圾在水中分解，提取之后变为像石油那样的新型生物质燃料，为我们提供新的能源来源。
生物废弃质：垃圾？NO，新能源！
随着人类经济社会的发展，石油、煤炭等化石燃料的消耗量愈发巨大，同时由于其储量毕竟是有极限的，科学家预测，未来即50～100年人类社会的化石燃料将彻底耗尽。寻找新的替代能源是全世界科学家近年来的一个重要目标，也是摆在各国面前愈加紧迫的一道课题。
在众多的新能源“替代者”中，一种*不起眼、却数量众多的“垃圾”逐渐引起了科学家的关注，那就是生物废弃质。没错，生物质废弃物中含有纤维素、半纤维素、木质素等，可以为能源和化学品的制备提供大量的原料。
据悉，我国每年产生超过10亿吨生物质废弃物，如农作物秸秆和、水葫芦、浒苔、林业废弃物等等。这些废弃物处理不当，甚至往往造成很多环境污染事件，例如黄浦江等水域里经常发生的水葫芦聚集成灾；青岛等海滨城市在暑期经常受到浒苔“绿潮”的袭击；国内农村每年产生的大量秸秆缺乏处理方式，老百姓只能直接焚烧，而这些焚烧烟雾成为了部分地区PM2.5的主要来源之一。
毫无疑问，对于这席物质更好的处理方法是：通过化学分解，提取出其中的有用物质，转化成化学品。如果通过新的科学技术，将这些污染环境的垃圾全部循环利用，不仅能大量降低环境污染效应，还能增加新能源的供应，无疑将变害为用、变废为宝，为改善我国的环境状况和提高能源安全保障水平带来福音。
技术突破：在水热环境下制备分离废弃质
那么如何使生物废弃质转化为宝贵的能源呢？这就要靠分解和制备技术了。复旦大学陈建民、张士成课题组经过长年的跟踪研究和改良，研发出了生物废弃质的水热分解新技术。该技术将水作为一种良好的介质，使其成为生物废弃质进行化学反应的“温床”。“水不仅能为分解过程提供便利，还使科研者能更好地控制混合物的分离过程，”复旦大学环境科学与工程系副系主任张士成介绍道。
据悉，如何让生物质废弃物在水中定向分解、制备和分离高附加值化学品一直是技术上的难题。过去，对秸秆、水葫芦这种生物质废弃物的分解需要先干燥处理，还没开始分解就消耗了大量成本，在分解后的分离提取过程中，也常常难以控制反应过程。“能不能直接在水热情况下分解，免去干燥的步骤？”带着这个疑问，从2008年底起，陈建民、张士成带领的团队就瞄准了水热转化这一方向，开展了技术攻关。在今年的工博会上，该团队将展示他们的研究成果——生物质废弃物液化综合利用技术，使秸秆、水葫芦等在水中分解成为可能。
据张士成介绍，新技术取得了两方面的重大突破。其一，废弃物如何在水热催化下实现了定向转化成有一系列附加值化合物的混合物。“在水热条件下，先把废弃物粉碎，在一定温度、压力和催化剂条件下让它们分解，转化成复杂的液体混合化合物。”——这是再利用废弃物的重要一步，根据反应条件的不同，可以控制得到不同的化合物。
其二，生物废弃物形成混合产物后，新技术实现了高效地将需要的部分提取出来。“我们根据混合产物的主要化合物的种类不同，采用膜分离、柱层析等化工工艺，筛选出一系列组合工艺，制作成具有高附加值的化学品。”张老师介绍道。
据悉，目前复旦环科系研究团队已为该项技术申请国家发明专利9项，授权2项，在能源利用的技术层面开辟了新的高效路径。该技术也已经在少数企业进行了中试，并且获得了较好的结果。不久的将来，由水葫芦、秸秆、浒苔制备的生物质柴油有望很快大规模进行产业化生产，*终广泛运用与我国产业之中，进入普通百姓的生活。
生物废弃质的未来：农业工业实现能源“融合”
据介绍，我国每年仅秸秆废弃物就达7亿吨，但由于处地分散，并没有充分利用起来。“事实上，生物油完全有可能和石油相提并论的，通过技术的进步，可以利用生物质资源去做有高附加值的化工产品和燃料，将农业与工业有机结合起来，”张士成谈道，“如果形成生物废弃质处理的产业链，农业经济和工业经济将形成整合的连锁产业环，工业和农业将在用秸秆等农村生物废弃质生产新能源这个产业上形成真正的实践与融合，这将有可能成为中国农业经济升级换代和农村转型的新增长点。”
生物质废弃物的能源化利用可以同时解决环境污染问题和能源源短缺问题，形成环境保护与经济发展的良性循环，具有重要的环境、经济和社会意义，这必将对我国的环境保护事业和循环经济发展产生重要的意义。