生物炭能否给地球降降温?
2009-9-9 来源:科技日报
关键词:生物炭 降低温室气体排放 降温
高温分解制造生物炭
数千年来,人们一直把木炭用做燃料,其制造过程很简单:让木材、稻草或者农作物废弃物在缺氧的环境下燃烧,得到的物质就是木炭。传统方法是将土覆盖在点燃的生物质上使之长时间无焰燃烧。
用传统方法大规模工业化生产木炭不切实际。研究人员将目光投向了“高温分解”法——在500℃到600℃的高温下,将有机物质置于缺氧状态下,对其有控制地进行高温分解。除了获得木炭,高温分解还能够生成合成气和液态焦油等副产品,这两种副产品都能用做发电或取暖的燃料。????
生物炭的产量取决于高温分解过程的快慢。快速高温分解能够得到20%的生物炭、20%的合成气和60%的生物油。而慢速高温分解可以产生50%的木炭和少量的油。英国管理与可持续发展研究所认为,由于现代高温分解装置能够完全使用合成气运转,产出的能量是所需能源成本的3到9倍。
变废为宝可得生物炭
还有什么其他方法可以得到生物炭呢?从控制气候变化的角度来看,砍伐森林简直就是“剜肉补疮”。其实,很多其他材料可以制造木炭:农业产生的大量动植物废料——麦秆、种壳、粪便等;人类制造的垃圾——比如下水污泥或其他生活垃圾都能派上用场。
使用垃圾废料生产生物炭还有双重减碳的效果。如果任垃圾肥料腐烂,它们会产生甲烷。甲烷也是一种温室气体,其对温室效应的影响是二氧化碳的二十多倍。
但是,难点在于如何经济有效地收集这些废料。克里斯•古德尔在《拯救地球的十种技术》中写道:“在全球范围内,大规模组织生物炭生产和固碳等活动,让农民因将生物炭埋入土壤而得到报酬,实施起来有点难度。”
此外,也需要给农户们配备新设备来处理这些废料。对于城市废品处理来说,关键是将可以变为炭的有机废品从其他垃圾中分离出来,并且还要证明这样做比掩埋废料更经济有效。
管理与可持续发展研究所建议,炭的生产可以采用小规模和工业化相结合的方式,如果稍加改进,就能够在城市、乡村甚至贫困地区经济有效地生产生物炭。
他们提出了三种可行的方式。其一是集中化——某一地区的所有生物质废料都被送到中央处理厂进行集中处理,目前美国和加拿大的公司普遍采用这种方式;其二是非集中化的方式——每个农户或小型农户联合体拥有属于自己的技术含量相对较低的高温分解炉。
第三种是一种流通的方法:一辆装有高温分解设备的合成气动力车走乡串户,将制好的生物炭给农户使用,将生物油收集起来,送到精炼厂将其变成可供车辆使用的液态生物燃料,这种方法可能更为可行。
管理与可持续发展研究所指出,在巴西,甘蔗的顶部一般在田间就地焚烧,而制糖产生的甘蔗渣可以被有效地转化为生物炭。据估计,巴西每年收获4亿6千万吨甘蔗,其中约2亿3千万吨可以用来进行高温分解制造生物炭。
企业将生物炭商品化
一些企业正在试图将生物炭商品化,从而使之成为解决气候问题、土壤和能源问题的良方妙策。
碳补偿企业Climate Care的创始人麦克•梅森略组建了新企业Biojoule,致力于研究生物炭技术商业化的可行性。加拿大安大略省的达茂能源公司一直从事生物碳的生产和制造,每天能够获得130多吨生物油。总部位于澳大利亚的Crucible Carbon公司估计,如果使用他们的技术,用生物炭固炭的成本是每吨20澳元(折合13美元)。
新西兰的Carbonscape公司希望提出要种植9.3亿公顷植物来生产生物炭;能源讲师彼得•里德的口气更大:14亿公顷。
当美国、加拿大、澳大利亚的项目都强调对大的工厂进行商业化,将废弃的生物质变成能源和生物炭时,科罗拉多州的生物炭工程公司的方法是降低这个工艺流程的规模,使得其能够更广泛地在一个森林或者一个农场推广,减少原材料的交通费用和更大设备的成本费。
该公司总裁吉姆•佛瑞尼尔说,工人将废弃的木材放进设备中,使用炭来重建森林土壤,并且保存燃烧过程中产生的碳。随着技术不断进步,这个过程也可以产生甲醇等液态燃料。
但是,佛瑞尼尔表示,成本达几十万美元,经济效益还不能确定,还需要进一步的研究来优化这个过程,同时进一步探究其对生态系统造成的影响。
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(莉莉)