从塑料废物用于开发能源和燃料

作为原料的塑料废物通过能够从固体废物中提取石油、天然气和电力等有价值的产品的能源回收技术带动了一个循环经济的崛起,Angelica Buan在此为你娓娓道来。

五十多年前,海洋垃圾几乎闻所未闻;除了几篇关于海洋生物吞食了不消化材料的零星报导,导致科学家对海鸟如信天翁摄入塑料废物进行第一次研究。
根据Litterbase所收集和总结的研究结果,塑料组成较大面积的废物。这个海洋垃圾入门网站的目的是将一千多个科学研究的结果精简成容易让人易于理解的全球地图和数字。
Litterbase对不同地区的不同类型垃圾进行总结。它目前已把1,300种科学出版物浓缩,显示塑料是垃圾混合物中的主要材料。例如在全球构成的海洋垃圾方面,根据401份出版物,塑料占总量的60.89%,覆盖1,626个地点。它也占了超过一半的海床垃圾组合成分;以及海面垃圾组合成分的将近80%。
塑料在这里被视为罪魁祸首。然而,回收废物成为资源的闭环经济(也称为循环经济模式),正把循环的风潮推向塑料。
循环经济的主要推动者欧洲委员会(EC)说,海洋垃圾是“资源效率低的经济体系最明显的标志之一”。它补充说,“将废塑料视为有价值的材料而不是环境的祸患,可以使到这些材料一旦被回收利用就可以被重新注入经济体中。”欧洲委员会声称循环经济方法强调废物预防、回收和再利用材料/产品,是“海洋垃圾问题的最佳解决方案”。
 
塑料废物作为资产而不是负债—以中国为榜样
城市化、快节奏的生活方式和日愈富足,以及容易丢弃的现代包装和由塑料制成方便携带的轻质物品,已经使得塑料塑废物成为经济增长的内在因素。
世界银行的数据显示,到了2025年,全球的城市固体废物(MSW)的产生量将从13亿吨/年上升至22亿吨/年。
大多数的新兴经济体正在产生比管理更多的废物。由格鲁吉亚大学领导,对管理废物不当的前20个国家进行的研究显示,拥有13亿人口的中国在2015年的海洋垃圾研究中居首位。该研究根据其2010年的估计数据,引述中国负责塑料垃圾的11%,以及占据废物管理不善的76%。中国正采取各项措施来制止废物祸患,其中包括在2020年前回收2千300万吨废塑料。
中国也是第一个将废塑料转化为燃料/油(WTF)的国家。在2001年,湖南省一家炼油厂成功把3万吨塑料废料加工成为2万吨符合省级标准的汽油和柴油。该处理过程使用的技术没有披露,但社会科学研究所的Mae-WanHo博士,同时也是一篇关于塑料成为燃油的文章的作者猜测所使用的是热解聚过程。
根据透明度市场研究(TMR)的回收塑料和WTF预测,解聚作用或热解过程是WTF转化技术的基础。该项技术,其蒸馏油及其他精炼石油产品补充已存在于传统塑料回收过程中。简而言之,它具有双重目的:它是由可忽略经济价值的丰富原料中形成可替代能源的可靠来源,以及是可环保处理的非再生塑料。
像任何其他技术一样,商业化是广泛采用WTF的关键。根据TMR研究,北美和欧洲的政策制定者及能源行业参与者正密切关注这项技术的商业化。
因此,投资被输送到提高塑料回收能力。TMR的报告指出,在西方国家领先的同时,亚太市场正在把不同的WTF技术现代化,沙特阿拉伯,巴西和阿联酋等国家也在在此方面作出贡献。
 
回收技术大突破
跨越垃圾填埋,欧洲委员会的科学和知识服务,联合研究中心(JRC)的2016年“科学政策”报告指出,回收可燃性废物的能源含量是一个理想的选择,特别是对于那些不可回收的废物。
目前,新的回收技术正在进步中。其中一个例子是英国的RecyclingTechnologies的RT7000,这家化学回收厂能够处理高达7千吨/年的各类塑料废物,包括不可回收的塑料废物。RecyclingTechnologies形容这项回收技术为“塑料生命周期结束中最绿色、最便宜的解决方案”,生产精炼气体并将它们浓缩成Plaxx,而不可凝结的则可再循环回流程。
石化/石油巨头Shell进军WTF的技术称为IH2技术,它设在印度班加罗尔新开的班加罗尔Shell技术中心。该中心率先行动,利用其IH2技术,将林业、农业和城市固体废物转化为运输燃料,并在现场建造了一个新的示范工厂。
 
利用无废物解决方案管理废物—印度是一个例子
与此同时,印度正在著手制定环保废物管理解决方案。该国在格鲁吉亚大学排名前20位的污染国家研究中排名第12位。印度每天产生超过1亿吨城市固体废物,政府必须增加采用废物管理解决方案,包括更广泛地实施塑料袋禁令。但是,作为一个忠实的创新者,印度利用废塑料建造沥青改性道路,将建筑成本减半。
除了这方面的努力,印度石油研究所(IIP)开发了一个独特的过程,处理并回收利用PE和PP,它们占了该国塑料消费总量超过一半。有关技术可以将PE/PP废物转化为汽油、柴油或芳烃,并在每种情况下生产液化石油气。
1公斤干净废物PE,可以生产约750毫升汽车级汽油或850毫升汽车级柴油或500毫升甲苯和二甲苯的芳烃。印度石油研究所形容该方法为十分环保,不会产生有毒残留物。它还表示,该流程已准备好进行商业化。
这个过程不仅可以减少城市和半城市地区的塑料使用量,还可创造就业机会,改善社会低下阶层的经济状况,如拾荒者等的经济地位。
 
开发电力的可行选择
利用固体废物处理方法,通过热(焚烧、气化、热解)或生物处理,垃圾发电(WTE)具有巨大的增长潜力。GrandViewResearch在报告中指出,垃圾发电的市场规划将在2024年达到44亿美元。
欧洲的垃圾发电市场在2015年领先全球。预计该地区将在预测期内以6.2%的年复合增长率增长,而不是因为严格规定以尽量减少工业废物。德国、奥地利、荷兰等国家采用垃圾发电来利用工业废弃物。
估计亚太地区将占市场第二大份额。新兴经济体如印度和中国,由于快速的工业化和城市化,能源需求急剧增加,促使能源生产商寻求替代能源。由于这些国家产生大量的工业废物,因此成为垃圾发电技术的潜在市场,预计将为涉及的公司提供大量机会。
另外,台湾涉足垃圾发电以辅助其城市固体废物填埋。鉴于垃圾填埋场有限,拥有2千300万人口的台湾每人每天产生大约942公斤(引自全球焚烧炉替代方案联盟的2012年数据)的城市固体废物,目前正转向以焚烧或燃烧作为主要废物处理方法。
由于垃圾发电是可行的能源回收及发电的技术,台湾环保局(EPA)采用每个县一个焚化炉计划。它在1990年建造了21个大型垃圾发电焚化炉,1996年建造了15个城市固体废物焚烧炉,主要位于台湾西海岸,居民人数较多,特别是在台北和高雄市,拥有最多的垃圾发电工厂。
政府的“零垃圾政策”已经将大部分,若非全部的城市固体废物运往焚化炉。长期以来,这些垃圾焚烧炉正在转变为区域生物质能中心,用于综合分类和零废物处理以及资源循环利用。
到目前为止,台湾的回收利用率良好。台湾统计局的最新数据显示,它已回收300万吨废物,包括6,447吨塑料包装和275,221吨塑料容器。
根据台湾环保局的报导,回收的努力部分是为了增加其能源需求,因为台湾进口能源将近98%。
垃圾发电厂的产量估计总共超过18吨/天的城市固体废物,占21,900吨设计能力的85%。每年,这些工厂处理65%或720万吨的城市固体废物产量。
在相关的发展中,台北EVPtechnology开发的R-One(再生油新能源)新技术,是利用塑料废物作为原料。EVPtechnology说,一条标准的生产线,可以将20吨/日的城市固体废物,如塑料袋、一次性容器、食品包装、薄膜、电缆,以及PEW、PP、PS、尼龙等其他不可回收的废料转换。
EVPtechnology解释说,它利用独家专利方法压缩成原料后转化成轻质燃料。它进一步指出,一条标准生产线可生产17kL轻质、低硫可再生油(85%)、2吨碳黑(10%)和合成气(5%)。
随著世界在寻求更好的固体废物及海洋垃圾问题的解决方案,预计更多的垃圾发电和废塑料转化为燃料/油的技术将被开发。它将把垃圾填埋场的物质资产带回来,否则这些物质资产将在垃圾填埋场流失,以及支援大自然通常需要花百万年来分解废物的工作。希望垃圾发电和废塑料转化为燃料/油的技术能够在几分钟之内完成这项任务。

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