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用好二氧化碳关键在于趋利避害   

2010-04-07 17:38:31|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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用好二氧化碳关键在于趋利避害
光明网-光明观察  郑言     2009年08月17日

二氧化碳是影响地球能量平衡的一个重要方面,是一种温室气体。在油田开发上则“上天为害,入地为宝”。因此,二氧化碳具有两面性,利用得好则是利,否则是害,关键在于如何趋利避害,充分发挥二氧化碳的有利作用。科学家们经过潜心研究,已成功利用二氧化碳进行油田驱油和水污染治理,用微藻“吃掉”二氧化碳废气生 
产生物柴油,可谓一举多得。
     用二氧化碳治理水污染


北京的“翠湖湿地”是住房与城乡建设部批准的国家级城市湿地之一,这里使用“集成水路污水处理技术”对进入湿地的污水进行治理,其重要原料是二氧化碳。


该项技术的发明人是第三世界科学院院士许靖华。他针对目前中国河湖污染情况发明的“集成水路污水处理技术”被认为是一种全新意义上的水处理技术。区别于其他的污水处理思路,许靖华当时的想法是:有没有可能以废治废?如果让二氧化碳与污水结盟,会产生什么样的结果?


把二氧化碳融入水中并促其酸化,可以降低水的PH值,这样就从根本上抑制了不适宜弱酸环境的蓝藻、绿藻等污染藻类的生长,促进适宜弱酸环境的硅藻生长。硅藻在生长过程中既能够净化污水,又是鱼虾的饵料,有利于发展生态渔业产业链。当然,光这样水质还不够好,应该再加一道水转换器装置,加快污水过滤流速,在高水力负荷下过滤、吸附掉水中剩余的少量污染物。最终,水重新成为好水,而二氧化碳也被藻类和鱼类“固化”了。


许靖华认为,这项技术特别适用于城市污水和废气的综合治理。循环经济最重要的一点,就是要将废物、废气循环利用。当前被指定为全球气候变化“罪魁祸首”的二氧化碳,完全可以用来处理污水,做生物燃料的“生产原料”。


二氧化碳与污水结盟好处多多。许靖华说:“假如这个技术可行,估计需要大量二氧化碳。如果专门购买二氧化碳来治理污水,目前瓶装的二氧化碳大概50元钱一瓶,治理整个太湖就需要花许多钱去购买二氧化碳。世界每年燃烧化石能源排放的巨量二氧化碳给大气环境带来很大压力,如果把这些二氧化碳搜集起来,养适合酸性环境生长的硅藻,用硅藻做生物燃料,就能变废为宝,循环利用了。我建议,像建设废水管道一样,城市也应该建设废气网道这样,废气与污水就容易结盟造福环境了。”


也许有人会问:为什么藻类能变成人类所需要的燃料?许靖华解释说,因为藻类的主要成分是碳、氢,还有氮、磷等,其中氢从水里来,碳从空气中来,而氮和磷从废水中来。“有些国家用大豆、玉米等农作物制造生物燃料,一度导致世界粮食紧缺,粮价飞涨;有些地方用木本植物制造生物燃料,又会导致生物多样性衰退。如果用藻类制造生物燃料,价钱比黄豆、玉米低得多,含油量高,品质也很好;而且由于它是几种废弃物‘合成’的产品,产量可以源源不断。”


现在,通过使用许靖华的污水处理技术,北京稻香湖景酒店每天处理污水400-500吨,北京翠湖湿地公园每天处理污水600-800吨,东莞示范工程每天处理污水1000吨。


许靖华还利用这一专利技术承担了国家3项科研项目,即国家高技术研究发展计划专题课题“集成水路循环污水处理技术研究”、环保公益性行业科研专项项目“集成水路生态系统控制水体藻类污染示范工程”以及“饮用水中亚硝酸盐污染与癌症肿瘤的关系及其预防控制技术研究”。


用微藻“吃”二氧化碳废气生产生物柴油


用微藻“吃掉”二氧化碳废气生产生物柴油,这个极具前景的构想正在步入现实。7月20日,北京新奥科技发展有限公司申报的微藻二氧化碳减排技术研发与示范课题刚刚在北京通过科技部组织的专家评审。该课题利用热电厂、化工厂排出的二氧化碳等废气养殖含油微藻,提取微藻油脂,用以制备生物柴油,研究成果将在2010年上海世博会上进行示范。


此前,美国能源部长朱棣文于7月17日访问了新奥集团,他对二氧化碳减排技术表现出浓厚的兴趣,并参观了微藻制备生物柴油技术的藻种培养室和基因工程实验室。


该示范项目将以煤电厂和化工厂等二氧化碳排放大户为基地,实现二氧化碳就地吸收和资源化,用以生产生物能源。微藻快速热解油的氢含量高于木材或农作物秸秆,而氧含量较低,其热值是木材或农作物秸秆的1.5倍,且性质稳定。微藻热解油中还含有多种通过常规石油化工合成路线不易合成的物质,可从中提取高附加值的化工产品或具药用价值的产品。该技术将为最终采用生物和工程技术生产可再生能源,同时解决环境污染问题提供科学依据。


据该项目高级顾问朱真启介绍,藻类含有大量的生物油脂,也就是植物油,部分品种含油达70%,而且它们的光合作用效率高,生长迅速。一年能种三季的玉米非常罕见,但藻类只需10天、最多两周就可完成一个生长周期。研究表明,每公顷土地上,玉米的年产油量只有120升,大豆稍高,为440升,而藻类可达1.5万~8万升,是玉米的数百倍。因此,如果能找到最适宜的品种,再加上培育得当,藻类将是非常有潜力的生物柴油来源。


新奥集团将从几种不同的藻类中找到油脂合成能力与生长速度兼顾的一种,目前科研人员正在尝试在不同的温度及酸度条件下的各种藻类栽培技术。


目前制约生物柴油发展的难题,主要是原料昂贵、来源不稳定。由于目前各国多以油料植物、粮食作物等为原料,成本高、生长周期长并受环境限制,使生物柴油的价格高于或接近传统柴油。我国微藻资源丰富,既可大量培养而不占用耕地,也不会因收获而破坏生态系统,因此,微藻制油具有非常好的发展前景。


用好二氧化碳开源减污一举多得


能源危机和全球变暖是目前全世界可持续发展面临的两大问题。针对前者,科学家们正试图通过开发风能、太阳能、生物质能等清洁能源技术,降低对传统石化能源的依赖;而对于后者,相关的二氧化碳收集和埋藏技术也在发展中。北京新奥集团正在研发的微藻制油新兴技术既能“开源气又能减排,可谓一箭双雕。”


目前,生物柴油刚经历了一段从“广受追捧”到“广受质疑”的波折。利用玉米、大豆等提炼乙醉和生物柴油的技术,虽解决了碳排放问题,却造成“与粮争地”的后果,“生物柴油加剧粮食危机”的论断日益引起关注。因此,新的生物柴油来源成为全球的热门课题,国内科技界也在抓紧研发。目前来看,比玉米、大豆更有潜力的“生物油田”,可能不在土壤中,而在水里。


我国在能源微藻基础研究方面有很强的力量,拥有一大批淡水和海水微藻种质资源,在微藻大规模养殖方面已走在世界前列。另外,中科院大连化物所等在产氢微藻,中国海洋大学、清华大学等单位在产油微藻方面具有一定工作基础。


在科研人员的积极探索下,目前国内在海洋微藻制取生物柴油方面已取得成果:新奥研发的微藻制备生物柴油技术目前已经取得中试成功,并处于世界领先地位;由上海市科委立项的微藻制油项目已取得小试阶段性成果,并准备将成果率先应用于治理燃煤电厂废气;山东省培育出的富油微藻,最高含油比已经达到68%,可在此基础上制取生物柴油。


同时,关于微藻制油更宏大的项目也正在酝酿之中。不久前,中国科学院与中国石化联合召开了微藻生物柴油成套技术项目启动会,近期要完成小试研究,2015年前后实现户外中试装置研发,远期将建设万吨级工业示范装置。届时,海洋微藻的能源化利用将有望成为“后石油时代”破解能源危机的一把钥。


在这之前,胜利油田等国内外许多油田应用二氧化碳驱油取得了重大突破,初步实现了规模化应用,成功地使其“上天为害”转变为“入地为宝”。与时同时,我们还欣喜地看到,利用二氧化碳治理水污染技术也取得了突破性进展,可见,只要我们正确认识,勇于探索实践,就一定能趋利避害,开源减污一举多得,为我所用。

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