中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：與較為常見(jiàn)的化石燃料制氫和可再生能源電解水制氫相比，利用生物廢料、廢水、塑料等廢棄材料制氫目前仍是十分“小眾”的制氫方式。不過(guò)，近年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)家和企業(yè)開(kāi)始布局商業(yè)化垃圾制氫。業(yè)界普遍認(rèn)為，垃圾制氫很可能在短期內(nèi)迎來(lái)突破。
近日，英國(guó)政府公布了一個(gè)最新的政府資助項(xiàng)目：提供500萬(wàn)英鎊初期資金，支持高等院校、科研機(jī)構(gòu)以及初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)行新技術(shù)研發(fā)，發(fā)展可回收生物質(zhì)制氫和垃圾制氫。與此同時(shí)，日本汽車(chē)制造商豐田、工業(yè)氣體生產(chǎn)商巖谷徹和工程設(shè)計(jì)公司JGC也宣布，將合作研究塑料垃圾制氫技術(shù)，推動(dòng)可持續(xù)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
多國(guó)初探垃圾制氫
據(jù)悉，英國(guó)政府在其官方網(wǎng)站上公布了上述針對(duì)垃圾制氫的政府資助項(xiàng)目。英國(guó)政府表示，利用生物廢料、垃圾等原材料制氫，同時(shí)搭配二氧化碳捕捉與封存設(shè)備，從大氣中吸收二氧化碳，能夠?qū)⑷^(guò)程的二氧化碳排放量降到最低。這一技術(shù)的運(yùn)用不僅將有效降低大氣中的二氧化碳濃度，更能為交通、重工業(yè)這些脫碳困難的領(lǐng)域提供減碳支持，幫助英國(guó)達(dá)成氣候目標(biāo)。
早在2020年，初創(chuàng)科技公司W(wǎng)aste2tricity就在英格蘭西北部地區(qū)開(kāi)始嘗試?yán)茪?。該公司投資數(shù)百萬(wàn)英鎊建設(shè)商業(yè)化制氫工廠(chǎng)，通過(guò)將不可回收的塑料垃圾加熱至850℃以上，獲取甲烷、二氧化碳和氫氣等多種氣體。
實(shí)際上，不僅英國(guó)，在過(guò)去的數(shù)年里，中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)都已經(jīng)開(kāi)始嘗試商業(yè)化垃圾制氫項(xiàng)目。上述由日本豐田、巖谷徹等公司合作投資的垃圾制氫項(xiàng)目就計(jì)劃使用居民和工業(yè)塑料垃圾，到2025年建成一座清潔制氫工廠(chǎng)。另外，法國(guó)巴黎地區(qū)也已經(jīng)規(guī)劃了一座垃圾制氫工廠(chǎng)，計(jì)劃氫氣產(chǎn)能為500千克/日，預(yù)計(jì)到2022年底正式投產(chǎn)。
中國(guó)企業(yè)也成為了垃圾制氫領(lǐng)域的“先行者”。2021年9月，東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司與重慶市潼南區(qū)人民政府簽訂了垃圾發(fā)電耦合制氫及氫能示范項(xiàng)目合作意向書(shū)，將環(huán)保和氫能結(jié)合到一起，建成后有望成為中國(guó)首個(gè)商業(yè)化垃圾制氫示范項(xiàng)目。
助推垃圾資源化利用
據(jù)了解，成本優(yōu)勢(shì)是垃圾制氫廣受歡迎的主要因素。此前，據(jù)美國(guó)初創(chuàng)科技公司W(wǎng)ays2H計(jì)算，利用塑料垃圾、有害醫(yī)療垃圾等城市固廢品制氫，成本要低于直接利用可再生能源電解水制氫，市政部門(mén)對(duì)垃圾處理公司提供的資金支持也有效降低了企業(yè)成本。
Ways2H首席執(zhí)行官Jean-Louis Kindler稱(chēng)：“以垃圾為原材料制氫的方式與可再生能源電解水制氫相比，節(jié)省了大量的土地資源和硅料等原材料，更不會(huì)因大量生產(chǎn)風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能板而帶來(lái)更多垃圾，這都有助于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。”
不僅如此，Jean-Louis Kindler還表示，垃圾制氫的成本很大程度上由原材料種類(lèi)決定，現(xiàn)在普遍可行的垃圾制氫成本大約在5美元/千克，未來(lái)5年內(nèi)，這一數(shù)字有望減半。按照這一測(cè)算，垃圾制氫成本已經(jīng)低于歐洲氫能協(xié)會(huì)測(cè)算的普遍高于6美元/千克的風(fēng)電制氫或光伏制氫成本。
另外，也有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，垃圾制氫還能夠有效緩解資源短缺帶來(lái)的制氫瓶頸?？稍偕茉促Y訊網(wǎng)站Recharge撰文稱(chēng)，日本企業(yè)積極進(jìn)軍垃圾制氫領(lǐng)域正是為了達(dá)成該國(guó)的脫碳目標(biāo)，日本是一個(gè)缺乏化石燃料資源的島國(guó)，陸地面積也相對(duì)稀缺，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的可再生能源裝機(jī)，如果按照日本政府規(guī)劃，建立氫能經(jīng)濟(jì)，并降低對(duì)進(jìn)口氫氣的依存程度，垃圾制氫將成為一個(gè)可行的選擇。
減碳仍是難題
雖然垃圾制氫的優(yōu)勢(shì)突出，但不可忽視的是，不論是農(nóng)林廢棄的生物質(zhì)原材料，還是城市固廢或廢水，一旦高溫?zé)峤舛伎赡墚a(chǎn)生大量的二氧化碳。這也意味著，要讓垃圾制氫變得真正環(huán)保低碳，合理的氣體處理提純工藝和二氧化碳捕捉與封存設(shè)備都不可或缺。
據(jù)了解，目前，全球各國(guó)產(chǎn)生的垃圾很大比例都會(huì)進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)或者直接焚燒，而垃圾焚燒過(guò)程中很可能產(chǎn)生對(duì)人體有毒有害的氣體。按照目前較為普遍的高溫?zé)峤庵茪浞绞絹?lái)看，垃圾制氫項(xiàng)目也可能存在環(huán)境威脅。
為此，二氧化碳捕捉與封存設(shè)備的應(yīng)用已成為了垃圾制氫項(xiàng)目中的關(guān)鍵一環(huán)。2021年12月，美國(guó)初創(chuàng)公司Mote宣布，將在2024年前建成一座利用木質(zhì)廢料、配備有碳捕捉與封存裝置的制氫工廠(chǎng)。該公司稱(chēng)，木制廢料在缺氧的環(huán)境中加熱到815℃以上，能夠有效轉(zhuǎn)化為氣體，隨后經(jīng)過(guò)反應(yīng)、分離和提純，就能夠收集到可使用的氫氣，剩余的殘?jiān)鼊t可用作肥料。同時(shí)，該公司也表示，木制廢料在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠吸收大量的二氧化碳，二氧化碳捕捉與封存裝置也將從大氣中吸收二氧化碳，從全生命周期來(lái)看，該制氫工廠(chǎng)甚至有望成為全球首個(gè)“負(fù)碳”綠氫工廠(chǎng)。
值得一提的是，也有部分企業(yè)正在研究利用有機(jī)廢物的厭氧消化、無(wú)氧發(fā)酵等工藝制氫，與高溫?zé)峤庀啾?，這一工藝的二氧化碳排放量預(yù)計(jì)將遠(yuǎn)低于高溫?zé)峤夤に嚕尷茪淞鞒套兊酶印皻夂蛴押谩薄?
