冲马桶如何帮助制造生物燃料

一项新工艺能在短短 45 分钟内模仿原油的天然形成过程。

想象一下,一个比联合国纽约总部大得多的巨型马桶出现在联合国总部外。这听起来像一个荒诞的场景,但三年前的这一举动并非幼稚的恶作剧。它是一个严肃的声明,旨在纪念第一个世界厕所日,并提高人们对三分之一世界人口缺乏厕所的认识。

应对全球卫生危机是联合国可持续发展目标中的重中之重,现在已经有了一个令人兴奋的解决方案。

事实上,科学很快就能让你的马桶成为一种可行的替代能源。当废水经过能源部太平洋西北国家实验室的科学家和工程师开发的称为水热液化(HTL)的工艺处理后,你每次冲水每年可以产生两到三加仑的生物燃料。

HTL 模仿了原油天然形成的途径,即生物质在数百万年的高压和高温下分解——但它只需要 45 分钟。

研究工程师 Justin Billing 表示,该技术适用于任何湿有机废物,例如污水、藻类、饲料或动物粪便。这些曾经被认为是生物燃料的糟糕来源,因为旧工艺需要将它们干燥,但 HTL 不需要。它只需要压力和热量——您必须将材料在 660 华氏度下烘烤。

Genifuel Corporation 的总裁 James Oyler 获得了该技术许可,并计划将其投入使用。他专注于湿性废物,因为它们数量庞大且处理成本高昂。

“我们可以避免处理成本,彻底消除废物并将其转化为燃料,”Oyler 解释道。

该工艺产生两种主要产品

一种产品是生物原油,一种类似于地下原油的物质。生物原油可以通过常规工艺精炼,制成汽油和航空燃料。另一种产品是天然气。HTL 还作为副产品产生少量富含营养的固体,可用作肥料生产。

Billing 说:“HTL 的与众不同之处在于它的简单性。它一直是最理想的解决方案,因为它能生产出高质量、高稳定性的原油。”

HTL 的效率远高于乙醇。HTL 的产出是其生产所需能量的三到四倍,而乙醇几乎收支平衡。与必须与常规汽油混合才能注入油箱的乙醇不同,HTL 生物燃料可以纯净使用。车辆可以 100% 使用 HTL 燃料。

HTL processing system
Genifuel Corporation 的水热处理系统

HTL 比汽油更环保。使用 HTL,原本会分解的人类排泄物被用来为汽车和卡车提供动力。而汽油则是从地球上开采石油,然后排放到空中,增加了大气中碳污染的总量。总的来说,HTL 产生的碳污染比汽油少 75%。

Oyler 表示,HTL 有三大好处:

  1. 它生产可再生燃料。

  2. 它解决了废水处理的关键问题。

  3. 最后能产生清洁的水,而无需过滤掉固体。

根据太平洋西北国家实验室的数据,美国每年产生约 340 亿加仑的废水。地方政府承担了大部分成本。仅加州奥兰治县去年就花费了 1700 万美元,而全国约有 15,000 座废水处理厂。Oyler 解释说,这一过程可能会产生“变革性的影响”。

“这是因为他们必须这样做,他们不能让设备损坏,”他说。“他们必须知道这会起作用。”

去年,美国环保署、能源部和水环境与再利用基金会对该技术进行了测试,他们对其结果感到满意。

因此,大温哥华地区目前正在建设一个示范工厂,加州能源委员会正在建设一个处理奶制品行业废物的工厂。

在所有美国废水处理厂实施 HTL,每年可生产 30-4500 万桶生物油,每桶售价 3-5 美元。人类无法为全国所有的汽车和卡车提供燃料。美国目前每天使用 1800 万桶石油。

Oyler 解释说,这项技术本身并不是取代化石燃料的“银弹”,而是更大拼图中的一块,其中还将包括其他形式的可再生能源和能源效率措施。

Oyler 说:“许多事情都做出了有价值的贡献,这绝对是其中之一。”

Sludge
来自大温哥华地区废水处理厂的污泥 WE&RF

该工艺具有极高的通用性和可扩展性。Billing 表示,研究人员目前正在致力于在更大的工厂中复制该工艺。同样的反应器可以用于不同的有机材料,从市政污泥(其中还包括卫生纸和其他成分)到葡萄酒和啤酒生产的废物。Oyler 还希望将该工艺应用于处理西部地区被甲虫和野火杀死的树木。

处理污水还能保护宝贵的饮用水。随着全球变暖,干旱变得越来越长、越来越热、越来越频繁。河流和溪流正在干涸。

在发展中世界的许多地方,水资源稀缺,厕所很少,人们容易患上痢疾、伤寒和霍乱等疾病。即使在美国,大多数家庭至少有一个厕所,废水仍然是我们无法简单冲掉的问题。

Laura A. Shepard 为 Nexus Media 撰稿,Nexus Media 是一个报道气候、能源、政策、艺术和文化的辛迪加新闻专线。您可以在 @LAShepard221 上关注她。

 

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