甲烷催化燃燒跨域綜合環(huán)境治理低碳技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問題日益受到人們的重視。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，中國提出了雙碳目標(biāo)計劃，即實現(xiàn)碳排放量減少和碳中和。如何從源頭上減少排放，減輕對大氣環(huán)境的影響，成為了當(dāng)前亟待解決的難題之一。隨著全球人口的增長和城市化進(jìn)程的加速，廢棄物處理和管理已成為一個重要的環(huán)境問題。其中，果蔬垃圾也是一種主要的有機(jī)廢棄物，如果不加以處理，容易產(chǎn)生溫室氣體，并對環(huán)境造成影響。為了減少對環(huán)境的污染，低碳技術(shù)的應(yīng)用逐漸受到廣泛關(guān)注。

中國的碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略不僅是全球氣候治理、保護(hù)地球家園、也是國家高質(zhì)量發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境綜合治理的內(nèi)在需求。

對于固體廢棄物而言，通常的處理方法有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥等。而果蔬垃圾具有含水量高、有機(jī)成分含量高等特點，因其熱值較低，焚燒處理投資大，而且尾氣排放受限制等也難于廣泛應(yīng)用。若采用衛(wèi)生填埋法，不僅造成了果蔬垃圾中有機(jī)物的損失，而且會放出大量的溫室氣體和有害氣體污染環(huán)境，同時，產(chǎn)生的滲濾液不僅會污染地下水，而且會造成土壤的污染。堆肥法可以實現(xiàn)減量化，但垃圾中各類雜質(zhì)含量較高，重金屬等有毒有害物質(zhì)的含量難以探究，所以處理難度較大，技術(shù)達(dá)標(biāo)困難。

而厭氧發(fā)酵技術(shù)處理果蔬垃圾具有很大的優(yōu)勢，可以獲得清潔能源沼氣，從源頭上實現(xiàn)果蔬垃圾低碳處理；催化燃燒低碳能源環(huán)保團(tuán)隊用相差理論，研發(fā)了0-1首臺套輻射換熱近零污染排放爐窯并提出一種利用厭氧消化技術(shù)和甲烷催化燃燒技術(shù)的果蔬垃圾綜合處理方案，助力雙碳目標(biāo)下的低碳垃圾處理。

目前，厭氧消化法是一種比較成熟的果蔬垃圾處理技術(shù)。該方法將果蔬垃圾放入密閉的消化罐中，通過微生物的作用將有機(jī)物質(zhì)分解成沼氣和有機(jī)肥。這種方法不僅可以有效地處理果蔬垃圾，還可以生產(chǎn)出有用的沼氣和有機(jī)肥料。

而沼氣則是一種非常重要的能源，既可以替代傳統(tǒng)的化石能源，又可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放。因此，利用沼氣來替代傳統(tǒng)能源，符合雙碳目標(biāo)計劃要求。

貧甲烷/空氣混合物催化燃燒在可燃界限以外，燃燒效率高，其節(jié)能效果明顯，污染物排放幾乎為零，此爐窯的應(yīng)用前景可觀。較于其他甲烷普通燃燒產(chǎn)生二氧化碳含量9％左右，且含污染物非常大的煙氣，該爐窯催化燃燒煙氣，去除水蒸氣，產(chǎn)出含量6％且低碳無污染的二氧化碳。經(jīng)實驗證明，該煙氣中小鼠能正常存活，達(dá)到了醫(yī)學(xué)級標(biāo)準(zhǔn)。

基于上述技術(shù)，本團(tuán)隊提出工業(yè)智慧制造車間與植物園區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品固碳相結(jié)合的綜合環(huán)境治理低碳模式。智慧車間的管理為遠(yuǎn)程控制和自動化運行。采用工藝原則進(jìn)行布置，將功能相同或相近的一組設(shè)施排布在一起。每個生產(chǎn)機(jī)器都可以投入到生產(chǎn)當(dāng)中去;不局限于單一產(chǎn)品的生產(chǎn)，可多品種大批量生產(chǎn)，所需耗資較少。

果蔬垃圾經(jīng)過一定的工序，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣部分由管道輸送至冷卻脫水裝置。經(jīng)過濾去除雜質(zhì)和污染物，然后經(jīng)沼氣提純裝置提純后的甲烷，輸入車間中多臺輻射換熱近零污染排放爐窯中，其具備表面加工優(yōu)勢，經(jīng)過催化燃燒后用于尾礦、粉煤灰固廢轉(zhuǎn)化類寶石色表面藝術(shù)材料，而產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w輸送至植物園大棚或者植物園室外環(huán)境中。

固碳植物園區(qū)采用農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)二者的平衡發(fā)展, 是解決當(dāng)前資源枯竭、農(nóng)林用地矛盾等問題的可持續(xù)土地管理模式。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)相較于單一生態(tài)系統(tǒng)固碳量大幅增加。 該模式中存在甲烷催化燃燒產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)級干凈的二氧化碳，對植物的光合作用具有顯著的促進(jìn)效應(yīng)，極大地提高該復(fù)合系統(tǒng)的固碳潛力。

利用陸地植被的固碳功能被認(rèn)為是固碳減排方式中成本效益最優(yōu)的方法。因此碳貿(mào)易正成為目前減緩氣候變化的一個強有力的辦法為買賣雙方提供了雙贏的契機(jī)。我國陸地植被的固碳功能潛力巨大可為溫室氣體減排提供重要保障。

碳交易主要是為減少全球CO2排放所采用的市場機(jī)制，通過碳交易促進(jìn)溫室氣體減排將會達(dá)到對資源有效的分配利用。國家或企業(yè)可以獲得資金進(jìn)行生態(tài)環(huán)境建設(shè)并獲得商業(yè)利潤。

綜上所述，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的果蔬垃圾處理方式，建立規(guī)?；吞技夹g(shù)系列工業(yè)設(shè)備綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈，充分利用有機(jī)廢棄物資源發(fā)展推廣生物固碳技術(shù)。逐步以優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)能源取代傳統(tǒng)能源，緩解能源危機(jī)、減輕環(huán)境污染，助力實現(xiàn)雙碳目標(biāo)。