都說垃圾是放錯了地方的資源，日前，一種分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)，就高效率地實現(xiàn)了餐廚垃圾的資源化利用，將其變身為能源，為手機或者平板電腦供電。
該系統(tǒng)是上海交通大學(xué)中英國際低碳學(xué)院有機廢物資源化研究團隊與新加坡國立大學(xué)合作研發(fā)的成果。將重量為40千克的餐廚垃圾投入到該系統(tǒng)內(nèi)的厭氧消化罐后，經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，隨后將其轉(zhuǎn)化為電力和熱力，輸出的電能可供大約1000臺手機充電。
在上海交通大學(xué)與新加坡國立大學(xué)聯(lián)合承擔的重大國際合作項目“超大城市的能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展解決方案”Create-E2S2項目的支持下，該分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)已經(jīng)在新加坡國立大學(xué)率先應(yīng)用。目前，該系統(tǒng)也正在上海交通大學(xué)中英低碳學(xué)院試運行，為城市發(fā)展中有機廢物的能源化處理和擴大化商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
多處理單元組合廢物原地變能源
餐廚垃圾的來源非常分散，傳統(tǒng)的做法是由垃圾車收集后進行集中式處理。但長距離的運輸不僅需要高昂的成本，而且運輸過程中車輛帶來的廢氣排放、垃圾散發(fā)的臭氣等一系列問題，也影響著居民的生活環(huán)境和身體健康。緩解這一問題的方法之一就是盡量減少餐廚垃圾的遠距離運輸。
分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)則采用了臨近垃圾產(chǎn)生源頭的原位處理方式，將所有處理和能源轉(zhuǎn)化設(shè)備集中在一個長為6米的移動式集裝箱內(nèi)。其中，整個系統(tǒng)的核心是厭氧消化罐，在餐廚垃圾被泵入?yún)捬跸拗埃枰?jīng)過研磨、混合等簡單操作來提高后續(xù)厭氧消化處理的效果。
“按照特定的比例將厭氧微生物和餐廚垃圾混合后，在厭氧消化系統(tǒng)中，餐廚垃圾將會分解成沼氣，隨后沼氣通過熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電力和熱力，產(chǎn)生的電能就可以直接輸出為附近人群提供手機充電以及其他服務(wù)。”該項目負責人、上海交通大學(xué)中英國際低碳學(xué)院副教授張景新介紹說。
能量利用效率高實現(xiàn)系統(tǒng)自我供電
通過該分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)，餐廚垃圾不僅可以產(chǎn)生電能，厭氧消化過程中產(chǎn)生的富含營養(yǎng)物質(zhì)的消化物，還可以進一步加工作為肥料。但這其中，電能和熱能的轉(zhuǎn)化與利用效率的高低，是團隊研究者們十分關(guān)注的問題，這也直接決定著整個系統(tǒng)的實用性和經(jīng)濟性。
該團隊通過對系統(tǒng)的調(diào)試和研究表明，整個系統(tǒng)產(chǎn)生的電能和熱能能夠滿足其自身工作需要的電能熱能。由于微生物作用需要保持在最適溫度下，沼氣能源化產(chǎn)生的熱量將通過加熱水來使厭氧消化罐保持恒溫。同時，系統(tǒng)產(chǎn)生的電能也遠大于集裝箱內(nèi)燈光、風扇、泵、攪拌器等其他設(shè)施的耗電量，剩余的電能將被儲存在電池中，用于其他用途。
“餐廚垃圾的組成成分影響著系統(tǒng)的發(fā)電量。組分中碳氫化合物、蛋白質(zhì)、脂肪的含量越高，產(chǎn)生的沼氣越多，由此產(chǎn)生的電能也就越多。”張景新介紹說。同時，經(jīng)過模擬計算，該系統(tǒng)處理一噸餐廚垃圾的發(fā)電量為200~400千瓦時，換算下來，其產(chǎn)生的電能能夠為1.3萬~2.6萬臺手機充電。
處理能力提升推進系統(tǒng)廣泛應(yīng)用
目前，在新加坡國立大學(xué)食堂附近應(yīng)用該分布式餐廚垃圾能源化系統(tǒng)的結(jié)果表明，40千克餐廚垃圾足夠供1000臺手機充電。考慮到餐廚垃圾生產(chǎn)量的差異，團隊對系統(tǒng)在200千克和400千克的餐廚垃圾處理量的情況下進行實驗測試，提高系統(tǒng)的每日處理能力，使系統(tǒng)在不同的處理量下均具有良好的處理效果和能源化效率。
數(shù)據(jù)顯示，新加坡的濕垃圾回收率僅為18%。自2019年上海市全面實施垃圾分類政策后，上海市濕垃圾分出量為9200噸/日，清運量為8200噸/日，而處理量僅為5050噸/日。濕垃圾生產(chǎn)量的快速增長和回收資源化能力不足也成為影響城市生活環(huán)境的嚴峻問題。
“厭氧消化系統(tǒng)可以有效減少有機廢物和城鎮(zhèn)溫室氣體的排放，并產(chǎn)生更多的能源，提高資源利用效率。它在實現(xiàn)廢棄處理的同時，可以最小化自然資源、能源的消耗以及二次污染，將線性經(jīng)濟的概念轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)經(jīng)濟，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的特大城市模式。”張景新對記者說。
