垃圾制氫不再“小眾”

　　與較為常見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，近年來，越來越多的國家和企業(yè)開始布局商業(yè)化垃圾制氫。業(yè)界普遍認為，垃圾制氫很可能在短期內迎來突破。

　　近日，英國政府公布了一個最新的政府資助項目：提供500萬英鎊初期資金，支持高等院校、科研機構以及初創(chuàng)企業(yè)進行新技術研發(fā)，發(fā)展可回收生物質制氫和垃圾制氫。與此同時，日本汽車制造商豐田、工業(yè)氣體生產商巖谷徹和工程設計公司JGC也宣布，將合作研究塑料垃圾制氫技術，推動可持續(xù)氫經濟發(fā)展。

　　多國初探垃圾制氫

　　據悉，英國政府在其官方網站上公布了上述針對垃圾制氫的政府資助項目。英國政府表示，利用生物廢料、垃圾等原材料制氫，同時搭配二氧化碳捕捉與封存設備，從大氣中吸收二氧化碳，能夠將全過程的二氧化碳排放量降到最低。這一技術的運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)這些脫碳困難的領域提供減碳支持，幫助英國達成氣候目標。

　　早在2020年，初創(chuàng)科技公司Waste2tricity就在英格蘭西北部地區(qū)開始嘗試垃圾制氫。該公司投資數百萬英鎊建設商業(yè)化制氫工廠，通過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。

　　實際上，不僅英國，在過去的數年里，中國、美國、日本、德國等國都已經開始嘗試商業(yè)化垃圾制氫項目。上述由日本豐田、巖谷徹等公司合作投資的垃圾制氫項目就計劃使用居民和工業(yè)塑料垃圾，到2025年建成一座清潔制氫工廠。另外，法國巴黎地區(qū)也已經規(guī)劃了一座垃圾制氫工廠，計劃氫氣產能為500千克/日，預計到2022年底正式投產。

　　中國企業(yè)也成為了垃圾制氫領域的“先行者”。2021年9月，東方電氣集團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目合作意向書，將環(huán)保和氫能結合到一起，建成后有望成為中國首個商業(yè)化垃圾制氫示范項目。

　　助推垃圾資源化利用

　　據了解，成本優(yōu)勢是垃圾制氫廣受歡迎的主要因素。此前，據美國初創(chuàng)科技公司Ways2H計算，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，市政部門對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：“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，更不會因大量生產風機、太陽能板而帶來更多垃圾，這都有助于推動經濟可持續(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決定，現在普遍可行的垃圾制氫成本大約在5美元/千克，未來5年內，這一數字有望減半。按照這一測算，垃圾制氫成本已經低于歐洲氫能協會測算的普遍高于6美元/千克的風電制氫或光伏制氫成本。

　　另外，也有觀點認為，垃圾制氫還能夠有效緩解資源短缺帶來的制氫瓶頸?？稍偕茉促Y訊網站Recharge撰文稱，日本企業(yè)積極進軍垃圾制氫領域正是為了達成該國的脫碳目標，日本是一個缺乏化石燃料資源的島國，陸地面積也相對稀缺，難以實現大規(guī)模的可再生能源裝機，如果按照日本政府規(guī)劃，建立氫能經濟，并降低對進口氫氣的依存程度，垃圾制氫將成為一個可行的選擇。

　　減碳仍是難題

　　雖然垃圾制氫的優(yōu)勢突出，但不可忽視的是，不論是農林廢棄的生物質原材料，還是城市固廢或廢水，一旦高溫熱解都可能產生大量的二氧化碳。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備都不可或缺。

　　據了解，目前，全球各國產生的垃圾很大比例都會進入垃圾填埋場或者直接焚燒，而垃圾焚燒過程中很可能產生對人體有毒有害的氣體。按照目前較為普遍的高溫熱解制氫方式來看，垃圾制氫項目也可能存在環(huán)境威脅。

　　為此，二氧化碳捕捉與封存設備的應用已成為了垃圾制氫項目中的關鍵一環(huán)。2021年12月，美國初創(chuàng)公司Mote宣布，將在2024年前建成一座利用木質廢料、配備有碳捕捉與封存裝置的制氫工廠。該公司稱，木制廢料在缺氧的環(huán)境中加熱到815℃以上，能夠有效轉化為氣體，隨后經過反應、分離和提純，就能夠收集到可使用的氫氣，剩余的殘渣則可用作肥料。同時，該公司也表示，木制廢料在生長過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，從全生命周期來看，該制氫工廠甚至有望成為全球首個“負碳”綠氫工廠。

　　值得一提的是，也有部分企業(yè)正在研究利用有機廢物的厭氧消化、無氧發(fā)酵等工藝制氫，與高溫熱解相比，這一工藝的二氧化碳排放量預計將遠低于高溫熱解工藝，讓垃圾制氫流程變得更加“氣候友好”。